-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mehrachsentreiber-Steuerverfahren, einen Mehrachsentreiber und ein damit versehenes Mehrachsenantriebs-Steuersystem.
-
Technischer Hintergrund
-
Es gibt mehrere Linearmotoren, Servomotoren oder Schrittmotoren, die in verschiedenen Transportvorrichtungen, beweglichen Teilen von Industrierobotern und verschiedenen in Werkzeugmaschinen verwendeten Tischen verwendet werden. Da die Treiber dieser Motoren sie unabhängig auf einer Achsenbasis antreiben, werden spezifische Parameter für die jeweiligen Antriebsachsen eingestellt. Da außerdem für jede der Antriebsachsen ihr Antriebsverfahren in Übereinstimmung mit den Benutzungsbedingungen geändert werden muss, müssen die Parameter für die jeweiligen Antriebsachsen in Übereinstimmung mit den Benutzungsbedingungen geeignet eingestellt werden.
-
Der Mehrachsentreiber hält besondere Parameter für die jeweiligen Antriebsachsen und besitzt eine Funktion, die für die jeweiligen Antriebsachsen vorgesehenen Motoren basierend auf den Parametern, den auf der Antriebsachsenbasis gehaltenen Programmen und dergleichen zu steuern.
-
Hier wird das Einstellen oder die Änderung der Parameter auf Achsenbasis oder z. B. der Parameter hinsichtlich der Motordrehung im Allgemeinen ausgeführt, indem der Mehrachsentreiber mit einer externen Vorrichtung verbunden wird und die gewünschten Parameterwerte unter Verwendung der externen Vorrichtung eingegeben werden. Eine derartige externe Vorrichtung kann eine spezielle Eingabevorrichtung, ein universeller Personal-Computer oder dergleichen sein. Hier bilden das Antriebssystem, z. B. ein Aktuator, der Mehrachsentreiber zum Steuern des Antriebssystems und eine externe Vorrichtung zum Einstellen der Parameter des Mehrachsentreibers ein sogenanntes Mehrachsenantriebs-Steuersystem.
-
Da ein herkömmliches Mehrachsenantriebs-Steuersystem die Antriebssignale jeweils an mehrere Motoren ausgeben muss, wie im Patentdokument 1 offenbart ist, ist eine Antriebssteuerungs-Leiterplatte für jede Antriebsachse vorgesehen und sind derartige Antriebssteuerungs-Leiterplatten auf dem Substrat hergestellt.
-
Daher ist das herkömmliche Mehrachsenantriebs-Steuersystem so konfiguriert, dass es die Antriebssteuerungs-Leiterplatten, die die Treiberschaltungen mit den Mikrocomputern für die jeweiligen Achsen (die jeweiligen zu steuernden Motoren) für die Steuerung der Achsen besitzen, besitzt und dass es die Operationsbeträge, die Operationsreihenfolgen der Motoren auf einer Antriebsachsenbasis und dergleichen steuert.
-
Ferner benötigt die Antriebssteuerungs-Leiterplatte eine Schnittstelle, um die von einer externen Vorrichtung ausgegebenen Befehle zu empfangen, wobei sie so konfiguriert ist, dass sie die Parameter des Treibers zum Steuern des Motors durch die externe Vorrichtung über die Schnittstelle z. B. ändern, schreiben und speichern kann. Ferner werden das Einstellen des Monitoranzeigeverfahrens, das Einstellen der Kommunikationsgeschwindigkeit, das Einstellen des temporären Einfachprogrammbetriebs und die Prüfung der Operation und dergleichen unter Verwendung der externen Vorrichtung ausgeführt. Die Schnittstellenkommunikationsstandards für eine derartige externe Eingabe enthalten die serielle Kommunikation, die parallele Kommunikation, ein LAN und dergleichen. Viele Personal-Computer verwenden jedoch eine externe RS232C-Schnittstelle als die externe Eingabevorrichtung.
-
Wie oben beschrieben worden ist, benötigt bei der herkömmlichen Mehrachsenantriebs-Steuertechnik, bei der z. B. N Motoren verwendet werden, um N Achsen anzutreiben, die Steuerung N Antriebssteuerungs-Leiterplatten, wobei sie außerdem RS232C-Ports als externe Schnittstellen für die jeweiligen Antriebssteuerungs-Leiterplatten benötigt. Hier ist eine Mehrfachverbindung hinsichtlich der Hardware schwierig, da der RS232C ein Eins-zu-Eins-Kommunikationsstandard ist. Da die Standards nur der Eins-zu-Eins-Kommunikation dienen, ist dieses RS232C-Kommunikationsprotokoll außerdem basierend auf der Eins-zu-Eins-Kommunikation konfiguriert.
-
Das Patentdokument 2 offenbart eine Technik des Erzeugens eines Mehrpunkt-Netzes (multi-dropped network), die eine Mehrfachverbindung in der RS232C-Eins-zu-Eins-Kommunikations-Hardware und in dem RS232C-Eins-zu-Eins-Kommunikationsprotokoll erlaubt. Wie im Patentdokument 2 offenbart ist, wird das Netz mit optischen Kommunikationen konstruiert, die mehrere automatische Verteiler (dispenser) (1A bis 1C) besitzen, indem ein RS232C/RS485-Umsetzer, der eine software-artige Umschaltfunktion für die Hardware, die auf den Eins-zu-Vielen- oder Viele-zu-Vielen-Schnittstellenstandards (RS485) (One-to-Many- oder Many-to-Many-Schnittstellenstandards) basiert, in dem Netz, das die auf den Eins-zu-Eins-Schnittstellenstandards (RS232C) basierende Hardware und das Kommunikationsprotokoll besitzt, zwischengeschaltet wird und die Mehrpunkt-Verbindung erhalten wird.
-
Obwohl der RS485 die Verbindung mehrerer Module, die in diesem Rahmen eindeutige IDs besitzen, erlaubt, gibt es jedoch einige Probleme im Hinblick auf die Zweiwegekommunikation. Die Module sind z. B. so konfiguriert, dass sie gleichzeitig über den RS485 gesendete Daten empfangen, aber nur auf die mit der eigenen Adresse versehenen Daten antworten, wenn eine Kommunikationsleitung für die Übertragung verfügbar ist. Deshalb treten Probleme auf, dass die Antwortdaten in Konflikt mit anderen Daten kommen und die Antwort auf die externe Vorrichtung verzögert wird. Da die Kommunikation von den Modulen zur externen Vorrichtung immer verfügbar ist, sind sie ferner problematisch gegen externes Rauschen empfindlich.
-
In einer neueren industriellen Werkzeugmaschine sind eine im hohen Grade genaue Positionierung, z. B. von 1 Mikrometer oder weniger, und eine Hochgeschwindigkeitssteuerung erforderlich. Für eine derartige im hohen Grade genaue Hochgeschwindigkeits-Mehrachsen-Antriebssteuerung sind die Verschiebung der Halteposition, die Fehlfunktion aufgrund des externen Rauschens und dergleichen kritische Probleme im Mehrachsenantriebs-Steuersystem.
-
Wenn ferner die Anzahl der zu steuernden Achsen zunimmt, wird der Antriebsabschnitt (der Treiber) vergrößert, wobei die Verdrahtung zwischen dem Treiber und jedem Motor kompliziert wird. Außerdem verursachen bei der Maschine und der Ausrüstung, die größeren Gebrauch von der Mehrachsen-Antriebssteuerung machen, die Preise einer Leiterplatte und einer externen Schnittstelle, die für jede Achse vorgesehen sind, direkt eine Kostenzunahme des Antriebssteuersystems.
-
- [Patentdokument 1] Japanische Offenlegungsschrift Nr. JP 2000- 287 476 A
- [Patentdokument 2] Japanische Offenlegungsschrift Nr. JP H08- 161 604 A
-
Das Dokument
DE 198 32 819 A betrifft eine Mehrachsensteuerung, wobei Anschlüsse, die gemäß allgemeinen Spezifikationen hergestellt sind, auf einer Steuereinheit für mehrere Antriebe eines Motorantriebssteuerabschnittes vorgesehen sind, der durch eine DC-Leistung bzw. -Energie betrieben wird, die von einer Leistungszufuhreinheit, Servoverstärkereinheiten und einer Schnittstelleneinrichtung empfangen wird. Die Anschlüsse, die gemäß allgemeinen Spezifikationen hergestellt sind, werden verwendet, um die Einheiten mittels lokaler Buskabel anzuschließen und Signale freizugeben, die durch serielle Übertragung, wie gewünscht, unter den Einheiten gesandt und empfangen bzw. übertragen werden. Die Architektur bzw. Bauweise vereinfacht die elektrischen Verbindungen bzw. Zwischenanschlüsse unter den Einheiten und verringert die Kosten, ohne die Freiheit des Layouts bzw. des Schaltplanes der Einheiten zu opfem.
-
Das Dokument
US 5 739 648 betrifft ein Netzwerk von Motorreglern zur getrennten Regelung einer Vielzahl von Elektromotoren mittels einer Vielzahl von Elektromotor-Reglern ausgehend von einem gemeinsamen Hauptregler, wobei jeder der Vielzahl von Elektromotor-Reglern a) einen ersten Anschluss, der die 1-polig geerdete Signalübermittlung unterstützt, b) einen zweiten Anschluss, der die 2-polig geerdete Signalübermittlung unterstützt und c) eine Logikpegel-Motoransteuerung zur Versorgung des zugehörigen Elektromotors mit Energie entsprechend Logikpegel-Befehlen aufweist. Jeder erste Anschluss ist über einen Umsetzer mit dem zweiten Anschluss verbunden, und jeder zweite Anschluss ist mit der Logikpegel-Motoransteuerung über einen Umsetzer verbunden, um den zweiten Anschluss mit den Logikbefehlen zu versorgen. Der Hauptregler ist mit einem der ersten Anschlüsse verbunden, und die Elektromotor-Regler sind über die zweiten Anschlüsse untereinander verbunden, um die Regelung durch den Hauptregler zu bewerkstelligen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die durch die Erfindung zu lösenden Probleme
-
Im Hinblick auf das Obige besitzt die vorliegende Erfindung eine Aufgabe, ein Mehrachsentreiber-Steuerverfahren zu schaffen, um in einem Mehrachsen-Treiber eines Mehrachsenantriebs-Steuersystems für den Mehrachsenantrieb mit mehreren auf einer Antriebsachsenbasis vorgesehenen Antriebsmotoren die Kommunikation mit einem Steuerabschnitt auf Antriebsachsenbasis des Mehrachsentreibers, der so konfiguriert ist, das er Mikrocomputer (Steuereinrichtungen auf Antriebsachsenbasis) enthält, unter Verwendung einer einzigen externen universellen Schnittstelle zu erlauben. Die vorliegende Erfindung schafft ferner den Mehrachsentreiber, der schneller und stabiler als ein herkömmlicher Mehrachsentreiber ist, indem die Steuereinrichtungen auf Antriebsachsenbasis des Mehrachsentreibers auf einem einzigen Substrat vorgesehen werden, und das Mehrachsenantriebs-Steuersystem, das einen derartigen Mehrachsentreiber besitzt.
-
Die Mittel zum Lösen der Probleme
-
Um die obenerwähnten Probleme zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung ein Mehrachsentreiber-Steuerverfahren zum Übertragen eines Befehls von einer externen Vorrichtung zu einer Steuereinrichtung auf Antriebsachsenbasis eines Mehrachsentreibers, um die Operation und/oder die Parameter der Steuereinrichtung auf Antriebsachsenbasis einzustellen, das die folgenden Schritte umfasst: Verbinden eines Eins-zu-Eins-Kommunikations-Ports der externen Vorrichtung mit einer externen Schnittstelle des Mehrachsentreibers auf einer Eins-zu-Eins-Basis; Verbinden der externen Schnittstelle über einen Mehrpunkt-Verbindungsabschnitt mit der Steuereinrichtung auf Antriebsachsenbasis; durch den Mehrpunkt-Verbindungsabschnitt Umsetzen des Befehls in Protokolldaten, die für die Mehrpunkt-Verbindung geeignet sind, und Übertragen der Daten zur Steuereinrichtung auf Antriebsachsenbasis; durch die Steuereinrichtung auf Antriebsachsenbasis Bestimmen, ob der Befehl mit der eigenen Adresse versehen ist, wobei, falls der Befehl mit der eigenen Adresse versehen ist, durch die Steuereinrichtung auf Antriebsachsenbasis Ausführen des Befehls und Übertragen der dem Befehl entsprechenden Antwortdaten und eines Übertragungserlaubnismerkers zum Mehrpunkt-Verbindungsabschnitt; durch den Mehrpunkt-Verbindungsabschnitt Öffnen eines Übertragungs-Ports in Reaktion auf den Übertragungserlaubnismerker und Übertragen der Antwortdaten zur externen Vorrichtung; und durch den Mehrpunkt-Verbindungsabschnitt Schließen des Übertragungs-Ports nachdem die Übertragung abgeschlossen ist. Hier ist der Übertragungs-Port ein Port, der im Mehrpunkt-Verbindungsabschnitt vorgesehen ist. Außerdem ist es bevorzugt, dass die Kommunikationsstandards für die Mehrpunkt-Verbindung der RS422 oder der RS485 sind.
-
Bei dieser Struktur ist es möglich, die Parameter oder dergleichen der mehreren Steuereinrichtungen auf Antriebsachsenbasis unabhängig einzustellen, selbst wenn der universelle Kommunikations-Port der externen Vorrichtung mit einer einzigen externen Schnittstelle des Mehrachsentreibers verbunden ist. Es ist außerdem möglich, den Einfluss des externen Rauschens und dergleichen zu minimieren und die Parameter mit hohen Geschwindigkeiten einzustellen.
-
Es ist bevorzugt, dass eine eindeutige Identifikationsnummer der Steuereinrichtung auf Antriebsachsenbasis ein Spannungswert unter Verwendung eines analogen Ports der Steuereinrichtung auf Antriebsachsenbasis ist. Durch Widerstandsteilung von der Leistungsquellenleitung in der Nähe der Steuereinrichtungen auf Antriebsachsenbasis erhaltene verschiedene Spannungswerte werden in die jeweiligen analogen Ports eingegeben, um dadurch den jeweiligen Steuereinrichtungen auf Antriebsachsenbasis die Adressen äußerst einfach zuzuordnen.
-
Die vorliegende Erfindung schafft ferner einen Mehrachsentreiber zum Ausführen der Steuerung auf Antriebsachsenbasis, der umfasst: eine externe Eins-zu-Eins-Schnittstelle für die externe Verbindung; eine erste Kommunikations-Steuereinrichtung, die mit der externen Schnittstelle verbunden ist und die in diesem Rahmen zur Mehrpunkt-Verbindung fähig ist; eine zweite Kommunikations-Steuereinrichtung, die mit der ersten Kommunikations-Steuereinrichtung auf einer Antriebsachsenbasis verbunden ist, ein zu einem Kommunikationsprotokoll der ersten Kommunikations-Steuereinrichtung völlig gleiches Kommunikations-Protokoll besitzt und eine Öffnungs- und Schließeinheit eines Übertragungs-Ports besitzt; und mehrere Steuereinrichtungen auf Antriebsachsenbasis, die mit der zweiten Kommunikations-Steuereinrichtung auf der Antriebsachsenbasis verbunden sind und so konfiguriert sind, dass sie die Antriebsteuerung auf der Antriebsachsenbasis ausführen, wobei jede der Antriebsachsen-Steuereinrichtungen eine Befehlsausführungseinheit, die eine eindeutige Identifikationsnummer besitzt und so konfiguriert ist, dass sie einen mit der eindeutigen Identifikationsnummer von einer externen Vorrichtung, die mit der externen Schnittstelle des Mehrachsentreibers verbunden ist, übertragenen Befehl empfängt und ausführt, und eine Einheit zum Übertragen der dem Befehl entsprechenden Antwortdaten und eines Übertragungserlaubnismerkers, der die zweite Kommunikations-Steuereinrichtung auffordert, den Übertragungs-Port zu öffnen, um die Antwortdaten zur externen Vorrichtung zu übertragen, nach der Ausführung des Befehls besitzt. Außerdem ist es bevorzugt, dass die Steuereinrichtung auf Antriebsachsenbasis ferner eine Einheit zum Eingeben eines verschiedenen Spannungswerts als die eindeutige Identifikationsnummer in den analogen Port der Steuereinrichtung auf Antriebsachsenbasis umfasst.
-
Es ist bevorzugt, dass die erste Kommunikations-Steuereinrichtung, die zweite Kommunikations-Steuereinrichtung und die Steuereinrichtungen auf Antriebsachsenbasis auf demselben Substrat vorgesehen sind. Mit dieser Struktur ist es möglich, den Mehrachsentreiber zu verkleinern und die Kosten zu verringern.
-
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Mehrachsenantriebs-Steuersystem, das umfasst: mehrere auf einer Antriebsachsenbasis angetriebene Aktuatoren; einen Inverter zum Liefern von Leistung zu den Aktuatoren; einen Mehrachsentreiber zum Steuern der Leistung des Inverters auf der Antriebsachsenbasis, wobei der Mehrachsentreiber eine externe Eins-zu-Eins-Schnittstelle für die externe Verbindung besitzt; eine erste Kommunikations-Steuereinrichtung, die mit der externen Schnittstelle verbunden ist und die in diesem Rahmen zur Mehrpunkt-Verbindung fähig ist; eine zweite Kommunikations-Steuereinrichtung, die mit der ersten Kommunikations-Steuereinrichtung auf einer Antriebsachsenbasis verbunden ist, ein zu einem Kommunikationsprotokoll der ersten Kommunikations-Steuereinrichtung völlig gleiches Kommunikations-Protokoll besitzt und eine Öffnungs- und Schließeinheit eines Übertragungs-Ports besitzt; und mehrere Steuereinrichtungen auf Antriebsachsenbasis, die mit der zweiten Kommunikations-Steuereinrichtung auf der Antriebsachsenbasis verbunden sind und die so konfiguriert sind, dass sie die Antriebssteuerung auf der Antriebsachsenbasis ausführen, wobei jede der Antriebsachsen-Steuereinrichtungen eine Befehlsausführungseinheit, die eine eindeutige Identifikationsnummer besitzt und so konfiguriert ist, dass sie einen mit der eindeutigen Identifikationsnummer von einer externen Vorrichtung, die mit der externen Schnittstelle des Mehrachsentreibers verbunden ist, übertragenen Befehl empfängt und ausführt, und eine Einheit zum Übertragen der dem Befehl entsprechenden Antwortdaten und eines Übertragungserlaubnismerkers, der die zweite Kommunikations-Steuereinrichtung auffordert, den Übertragungs-Port zu öffnen, um die Antwortdaten zur externen Vorrichtung zu übertragen, nach der Ausführung des Befehls besitzt; und die externe Vorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie die Operation und/oder die Parameter des Mehrachsentreibers einstellt.
-
Die Wirkungen der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Steuereinrichtungen auf Antriebsachsenbasis durch den Mehrachsentreiber, der eine einzige externe Schnittstelle besitzt, einzustellen. Außerdem ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen kompakten Mehrachsentreiber ohne eine komplexe Verdrahtung und ohne eine Vergrößerung der Vorrichtung zu bilden. Ferner macht es die Verwendung des Mehrachsentreibers der vorliegenden Erfindung möglich, ein stabiles und preisgünstiges Mehrachsenantriebs-Steuersystem zu konstruieren.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Mehrachsenantriebs-Steuersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 2 ist ein Verdrahtungsplan des Mehrachsenantriebs-Steuersystems.
- 3 ist eine Detailansicht, die die Verbindung eines Mehrachsentreibers, einer externen Vorrichtung und der Linearmotor-Aktuatoren veranschaulicht.
- 4 ist eine Ansicht, die die Strukturen eines Mehrpunkt-Verbindungsabschnitts, eines Steuerabschnitts auf Antriebsachsenbasis und einer Leistungs-Steuereinrichtung veranschaulicht.
- 5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Widerstandsteilerschaltung zum Eingeben der Spannungen in die entsprechenden analogen Ports der Mikrocomputer veranschaulicht.
- 6 ist ein Ablaufplan einer Verarbeitungsoperation, wenn dem Mehrachsentreiber ein Befehl gegeben wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Mehrachsenantriebs-Steuersystem,
- 10
- Mehrachsentreiber,
- 11
- externe Vorrichtung (spezieller oder dedizierter Treiber),
- 12
- Personal-Compurter,
- 13
- Linearmotor-Aktuator,
- 15
- Codierer,
- 110
- Mehrpunkt-Verbindungsabschnitt,
- 111
- RS232C-Sender/Empfänger,
- 112
- RS485–Sender/Empfänger,
- 113
- Aktionsmerker (Übertragungserlaubnismerker),
- 120
- Steuerabschnitt auf Antriebsachsenbasis,
- 121
- RS232C-Kommunikationskabel,
- 140
- Leistungs-Steuereinrichtung,
- 300
- Leistungsquellenleitung,
- 310
- Codierersignalleitung.
-
Art zum Ausführen der Erfindung
-
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Mehrachsenantriebs-Steuersystems 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Mehrachsenantriebs-Steuersystem 1 werden zwei Linearmotor-Aktuatoren 13 durch einen Mehrachsentreiber 10 gesteuert. Die in diesem System gezeigten zwei Linearmotor-Aktuatoren 13 können durch eine dreiachsige XYZ-Stufe als ein Objekt für die Mehrachsenantriebssteuerung ersetzt sein. Außerdem können sie ein Industrieroboter mit 8 Achsen, 16 Achsen oder dergleichen sein. Wenn die Anzahl der Objekte für die Steuerung vergrößert wird, werden die Anzahl der Leistungsquellenleitungen 300, die den Mehrachsentreiber 10 mit den Linearmotor-Aktuatoren 13 verbinden, und die Anzahl der Codierersignalleitungen 310 entsprechend vergrößert, wobei der Mehrachsentreiber 10 eine entsprechende Anzahl von Ausgangs-Ports besitzt.
-
Im Inneren des Mehrachsentreibers 10 befinden sich Mikrocomputer, die die Befehle der Bewegungssteuerung der Linearmotor-Aktuatoren 13 erzeugen und sie steuern. Der Mehrachsentreiber 10 besitzt eine externe Schnittstelle für die Verbindung mit der externen Vorrichtung. Die Kommunikationsstandards der externen Schnittstelle sind die eines seriellen Kommunikationssystems, z. B. der RS232C. Dies ist so, weil die verwendete externe Vorrichtung oft ein Personal-Computer ist, der typischerweise eine externe Schnittstelle besitzt, wobei die Kommunikationsstandards der externen Schnittstelle dem RS232C entsprechen.
-
Das in 1 veranschaulichte Mehrachsenantriebs-Steuersystem 1 ist so strukturiert, dass es einen Personal-Computer 12 als eine externe Vorrichtung oder eine externe Vorrichtung (einen speziellen Treiber) 11, die (der) spezifisch für den Mehrachsentreiber 10 konstruiert ist, verwendet.
-
Der Mehrachsentreiber 10 ist über ein RS232C-Kommunikationskabel, das eine Kommunikationsschnittstelle mit der externen Vorrichtung ist, mit dem speziellen Treiber 11 oder dem Personal-Computer 12 verbunden. Irgendeiner von ihnen wird verwendet, um die Antriebsparameter auf Achsenbasis des Mehrachsentreibers 10, die Operationen der Linearmotor-Aktuatoren 13 und dergleichen einzustellen. Wie in 1 veranschaulicht ist, ist der Mehrachsentreiber 10 so konfiguriert, dass er die Parameter auf einer Antriebsachsenbasis durch eine einzige externe Schnittstelle einstellt. Spezifischer kann der spezielle Treiber 11 oder der Personal-Computer 12 verwendet werden, um die Sprache einzustellen, z. B. um die Sprache zwischen Japanisch und Englisch umzuschalten. Es ist außerdem möglich, das Überprüfen, das Ändern, das Schreiben und das Speichern der Parameter einzustellen. Ferner ist es möglich, die Überwachung, den Einfachprogrammbetrieb und das Einstellen der Kommunikationsgeschwindigkeit einzustellen, z. B. die Kommunikationsgeschwindigkeit von 1200 bps auf 38400 bps zu ändern.
-
Der spezielle Treiber 11 oder der Personal-Computer 12 wird verwendet, um die Einstellungen der verschiedenen Parameter des Mehrachsentreibers 10 oder dergleichen vorzunehmen. Diese Einstellungen werden als eine Basis verwendet, um die Bewegungsbedingungen der Linearmotor-Aktuatoren 13 zu bestimmen. Mit dem Mehrachsentreiber 10 sind die Leistungsquellenleitungen 300 zum Liefern von Leistung an die Wechselstrom-Linearsynchronmotoren und die Codierersignalleitungen 310, in denen die Steuersignale der Linearmotor-Aktuatoren 13 fließen, verbunden.
-
Jeder der Linearmotor-Aktuatoren 13 besitzt ein Basiselement, am Basiselement vorgesehene Laufbahn-Schienen, einen Gleittisch, der eine Hin- und Herbewegung längs der Laufbahn-Schienen ausführen kann, und einen (nicht gezeigten) Wechselstrom-Linearsynchronmotor zum Bewegen des Gleittisches auf dem Basiselement.
-
Die Ausgabe (der Schub) des Wechselstrom-Linearsynchronmotors zum Bewegen der Linearmotor-Aktuatoren 13 wird durch die Größe der auf den Gleittisch ausgeübten Belastung bestimmt. Typischerweise wird der Schub des Wechselstrom-Linearsynchronmotors durch eine abstoßende Kraft zwischen dem Magnetfeld, das am Magnetpol eines Triebwerks [engl.: mover] durch einen Antriebsstrom, der in einer Erregerspule des Motors fließt, erzeugt wird, und mehreren Statormagneten, die in einer Linie auf jeder Seitenwand des Basiselements angeordnet sind, bestimmt.
-
Auf jeder Seitenwand des Basiselements sind die N-Pole und die S-Pole der Statormagneten abwechselnd und der Erregerspule gegenüberliegend ausgerichtet.
-
2 veranschaulicht einen Verdrahtungsplan des Mehrachsenantriebs-Steuersystems. Der Mehrachsentreiber 10 ist mit der externen Vorrichtung 11, den Linearmotor-Aktuatoren 13 und den Skalenköpfen verbunden. Der Mehrachsentreiber 10 besitzt einen Mehrpunkt-Verbindungsabschnitt 110, einen Steuerabschnitt 120 auf Antriebsachsenbasis zum Erzeugen und Verarbeiten der Steuersignale der Linearmotor-Aktuatoren 13 und eine Leistungs-Steuereinrichtung 140 zum Liefern der Leistung an die Linearmotor-Aktuatoren 13.
-
Jeder der Linearmotor-Aktuatoren 13 besitzt dreiphasige Erregerspulen der U-, V- und W-Phasen. Die Leistungs-Steuereinrichtung 140 des Mehrachsentreibers 10 überträgt einen dreiphasigen Wechselstrom durch diese Erregerspulen, so dass an den Erregerspulen des Linearmotor-Aktuators 13 längs der Anordnung der Statormagneten ein Schub erzeugt wird. Hier wird in der Leistungs-Steuereinrichtung 140 der Gleichstrom durch die Inverter (140-1 bis 140-4) in den dreiphasigen Wechselstrom umgesetzt, der dann zu den entsprechenden Linearmotor-Aktuatoren (130-1 bis 130-4) geliefert wird. Der Strom jeder Phase wird durch einen Stromdetektor 142 erfasst, wobei die in 2 gezeigten Stromwerte (IU1 bis IU4, IV1 bis IV4) zu den Mikrocomputern (den Steuereinrichtungen auf Antriebsachsenbasis) des Steuerabschnitts 120 auf Antriebsachsenbasis rückgekoppelt werden.
-
An einer Seitenwand des Basiselements jedes in 1 veranschaulichten Linearmotors 13 ist ein Träger, der einen etwa L-förmigen Querschnitt besitzt, befestigt, wobei auf der Oberseite dieses Trägers eine lineare Skala in der Längsrichtung des Basiselements befestigt ist. Außerdem ist auf der Unterseite des Gleittisches ein Codierer befestigt, um die lineare Skala in Übereinstimmung mit der Bewegung des Gleittisches zu lesen. Der Codierer gibt ein Impulssignal in Intervallen aus, die der Bewegungsgeschwindigkeit des Gleittisches entsprechen.
-
Die Leistungsverteilung zu den Erregerspulen der Linearmotor-Aktuatoren 13 und die Übertragung der Ausgangssignale des Codierers werden unter Verwendung flexibler Leiterplatten ausgeführt, die an der Unterseite des Gleittisches befestigt und auf der Seite des Basiselements durch die Codierersignalleitung 310 mit dem Mehrachsentreiber 10 verbunden sind.
-
In dem so konfigurierten Linearmotor-Aktuator wird, wenn der dreiphasige Wechselstrom zu den am Gleittisch befestigen Erregerspulen geleitet wird, ein Schub in den Erregerspulen längs der Anordnung der Statormagneten erzeugt, wobei sich der Gleittisch längs der Laufbahn-Schiene hin- und herbewegt. Der Codierer liest die lineare Skala und gibt ein Ausgangssignal in Übereinstimmung mit der Bewegungsgeschwindigkeit und der Bewegungsstrecke des Gleittisches aus. Dann wird das Ausgangssignal vom Codierer als eine Referenz verwendet, um die Leistungsverteilung für die Erregerspulen zu steuern, um dadurch die Hin- und Herbewegung des Gleittisches unabhängig und beliebig zu steuern.
-
Der Linearmotor-Aktuator 13 bewegt sich hin und her, wie oben beschrieben worden ist, wobei jedoch das Einstellen der Bewegungsbedingungen des Linearmotor-Aktuators (das Einstellen der Parameter) unter Verwendung der externen Vorrichtung 11 ausgeführt wird. In dem Mehrachsenantriebs-Steuersystem, wie es in 2 veranschaulicht ist, sind, um die vier Linearmotor-Aktuatoren 130-1 bis 130-4 zu steuern, vier Mikrocomputer 1 bis 4 im Steuerabschnitt 120 auf Antriebsachsenbasis vorgesehen. Die Mikrocomputer 1 bis 4 entsprechen jeweils den Linearmotor-Aktuatoren 130-1 bis 130-4 und steuern die entsprechenden Linearmotor-Aktuatoren unabhängig.
-
In der verwandten Technik erfordert die Parametereinstellung der Mikrocomputer 1 bis 4 externe Schnittstellen für die entsprechenden Mikrocomputer im Mehrachsentreiber 10, wobei die externen Schnittstellen für die Verbindung mit den externen Vorrichtungen 11 verwendet werden. Das heißt, im Mehrachsentreiber 10 sind vier externe Schnittstellen erforderlich. In der vorliegenden Erfindung wird nur eine externe Schnittstelle verwendet, um einen Befehl an jeden der vier Mikrocomputer übertragen zu können, da der Mehrpunkt-Verbindungsabschnitt 110 zwischen die externe Vorrichtung und die Mikrocomputer 1 bis 4 geschaltet ist. Ferner ist die externe Vorrichtung so konfiguriert, dass sie die Antwortdaten von jedem der vier Mikrocomputer über die einzige externe Schnittstelle empfangen kann.
-
Die Bewegungssteuerung jedes Linearmotor-Aktuators 13 wird ausgeführt, indem eine Position des Linearmotor-Aktuators 13 unter Verwendung des Skalenkopfes und der linearen Skala erfasst wird, dieses Ergebnis im Codierer 15 verarbeitet wird und die Ausgabe zu dem entsprechenden Mikrocomputer (1 bis 4) rückgekoppelt wird.
-
3 ist eine Detailansicht, die die Verbindung des Mehrachsentreibers 10, der externen Vorrichtung 11 und der Linearmotor-Aktuatoren 13 veranschaulicht. Die externe Schnittstelle (die RS232C-Schnittstelle) des Mehrachsentreibers 10 ist über das Kommunikationskabel 121 mit der RS232C-Schnittstelle der externen Vorrichtung 11 verbunden. Wie oben beschrieben worden ist, kann die externe Vorrichtung 11 ein Personal-Computer mit einem externen RS232C-Kommunikations-Port sein.
-
Der Mehrachsentreiber 10 und die vier Linearmotor-Aktuatoren 13 sind über die entsprechenden Leistungskabel (die Leistungsquellenleitungen) 300 und die Signalkabel (die Codierersignalleitungen) 310 miteinander verbunden, wobei die vier Linearmotor-Aktuatoren 13 durch den einzigen Mehrachsentreiber 10 gesteuert werden. Ferner kann die Parametereinstellung der vier Linearmotor-Aktuatoren 13 oder dergleichen vorteilhaft unter Verwendung der einzigen externen RS232C-Schnittstelle für die Verbindung mit der externen Vorrichtung 11 ausgeführt werden.
-
4 ist eine Ansicht, die die Strukturen des Mehrpunkt-Verbindungsabschnitts 110, des Steuerabschnitts 120 auf Antriebsachsenbasis und der Leistungs-Steuereinrichtung 140, die der Mehrachsentreiber 10 umfasst, veranschaulicht. Die externe Vorrichtung 11 ist basierend auf den RS232C-Kommunikationsstandards mit dem Mehrachsentreiber 10 verbunden. Der RS232C-Sender/Empfänger 111 ist basierend auf den Eins-zu-Vielen- oder Viele-zu-Vielen-Schnittstellenstandards mit dem RS485-Sender/Empfänger 112 verbunden. Die Eins-zu-Vielen-Schnittstellenstandards für die Verbindung mit dem RS232C-Sender/Empfänger 111 sind nicht auf den RS485 eingeschränkt, sondern sie können die Eins-zu-Vielen-Verbindungsstandards RS422 sein.
-
Wie in 4 veranschaulicht ist, wird ein von der externen Vorrichtung 11 übertragener Befehl durch den RS232C-Sender/Empfänger 111 in RS485-Daten umgesetzt, die dann durch den RS485 hindurchgehen und über die RS485-Sender/Empfänger 112-1 bis 112-4 zu den Mikrocomputern 1 bis 4 übertragen werden.
-
Wenn die z. B. im Mikrocomputer 1 unter Verwendung der externen Vorrichtung 11 eingestellten Parameter überprüft werden, wird ihr Befehl von der in der externen Vorrichtung 11 vorgesehenen RS232C-Schnittstelle zur externen Schnittstelle (RS232C) des Mehrachsentreibers 10 übertragen. Da der von der externen Vorrichtung 11 übertragene Befehl dem RS232C entspricht, wird er dann durch den RS23C2-Sender/Empfänger 111 in RS485-Daten umgesetzt und gleichzeitig zu allen RS485-Sendern/Empfängern 112-1 bis 112-4, die mit den Mikrocomputern 1 bis 4 verbunden sind, übertragen.
-
Hier besteht ein Kommunikationspaket für die vom RS485-Sender/Empfänger 112 zu den Mikrocomputern 1 bis 4 übertragenen RS485-Daten aus einer Kombination aus einem Startbit, einer Achsennummer (einer Adresse), einem Befehl, den Daten, einer Prüfsumme und dergleichen. Da der RS485 verwendet wird, ist es möglich, die mehrpunkt-verbundenen (multi-dropped connected) Vorrichtungen unabhängig zu identifizieren. Dies macht es möglich, einen Mikrocomputer zu spezifizieren, dessen Einstellung durch die externe Vorrichtung gewünscht wird, und einen Befehl an ihn zu übertragen.
-
Die Identifikation der in 4 veranschaulichten Mikrocomputer 1 bis 4 kann z. B. durch eine Spannung ausgeführt werden. Spezifischer kann die Identifikation durch das Eingeben von 1 V in den analogen Port des Mikrocomputers 1, von 2 V in den analogen Port des Mikrocomputers 2, von 3 V in den analogen Port des Mikrocomputers 3 und von 4 V in den analogen Port des Mikrocomputers 4 ausgeführt werden.
-
5 veranschaulicht ein Beispiel einer Widerstandsteilerschaltung zum Eingeben der Spannungen in die entsprechenden analogen Ports der Mikrocomputer. Mit der Widerstandsteilung von einer Spannungsleitung in der Nähe der Mikrocomputer ist es möglich, leicht Differenzspannungen in die entsprechenden Mikrocomputer einzugeben. Da ein in jeden analogen Port eingegebener Spannungswert ein Identifikationscode (eine Adresse) ist, kann die externe Vorrichtung 11 den entsprechenden Mikrocomputer spezifizieren, zu dem der Befehl zu übertragen ist, wobei der Mikrocomputer unter Verwendung des Identifikationscodes bestimmen kann, ob der Befehl an ihn selbst übertragen worden ist.
-
Wenn es sicher ist, dass der durch einen Mikrocomputer empfangene Befehl ein mit der eigenen Adresse versehener Befehl (ein an den Mikrocomputer adressierter Befehl) ist, verarbeitet der Mikrocomputer den Befehl und führt ihn aus. Wenn der Befehl z. B. dazu dient, die Bewegung des Linearmotor-Aktuators 13 zu steuern, wird die Leistungs-Steuereinrichtung 140 verwendet, um die an den Linearmotor-Aktuator 13 gelieferte Leistung zu steuern. Sobald der Mikrocomputer den empfangenen Befehl verarbeitet, überträgt er die dem Befehl entsprechenden Antwortdaten zu der externen Vorrichtung 11. Zu diesem Zeitpunkt überträgt er einen Aktionsmerker (einen Übertragungserlaubnismerker) 113, der die Erlaubnis anfordert, die Antwortdaten zur externen Vorrichtung 11 zu übertragen, an den mit ihm verbundenen RS485-Sender/Empfänger.
-
Der RS485 ist ein Standard für die Zweiwegedatensendung und den Zweiwegedatenempfang, wobei die Datenübertragung ausgeführt wird, wenn der Kommunikationsweg verfügbar ist. Gemäß den typischen Spezifikationen, die die Übertragung solange erlauben, wie der Übertragungsweg verfügbar ist, werden jedoch aufgrund des Einflusses des externen Rauschens, des Zustandes des Kommunikationsweges und dergleichen die Daten von mehreren RS485-Sendern/Empfängern zum Kommunikationsweg übertragen, wobei ein Kommunikationspaket gestaut werden kann.
-
Dann überträgt der Mikrocomputer, wenn er die Daten in Reaktion auf den an ihn selbst übertragenen Befehl zur externen Vorrichtung 11 überträgt, einen Aktionsmerker, der die Erlaubnis anfordert, die Daten zum Kommunikationsweg zu übertragen, an den mit ihm selbst verbundenen RS485-Sender/Empfänger 112. Wenn der Befehl z. B. an den Mikrocomputer 1 übertragen wird, führt der Mikrocomputer die Verarbeitung des mit der eigenen Adresse versehenen Befehls aus, wobei er dann den Aktionsmerker an den RS485-Sender/Empfänger 112-1 überträgt, um den Übertragungs-Port des RS185-Sender/Empfängers 112-1 zu öffnen, und die Antwortdaten zur externen Vorrichtung 11 überträgt.
-
Wenn der Mikrocomputer die Antwortdaten überträgt, überträgt er folglich den Aktionsmerker an den RS485-Sender/Empfänger, der mit ihm selbst verbunden ist, um dadurch jeden Einfluss aufgrund des externen Rauschens und der Konvergenz der Daten im Kommunikationsweg eliminieren zu können. Falls die Antwortdaten übertragen werden, nachdem der Kommunikationsweg verfügbar geworden ist, ist außerdem viel Zeit erforderlich, bis die externe Vorrichtung die Antwortdaten empfängt, was ein Problem der Verzögerung bei der Datenverarbeitung verursacht. Ein derartiges Problem kann jedoch mit der Struktur der vorliegenden Erfindung gelöst werden.
-
6 ist ein Ablaufplan der Verarbeitung, wenn der Befehl von der externen Vorrichtung zum Mehrachsentreiber 10 übertragen wird. Wenn der Befehl durch die externe Vorrichtung 11 erzeugt wird, überträgt sie den Befehl über die externe RS232C-Schnittstelle an den Mehrachsentreiber 10. Der übertragene Befehl wird über den Mehrpunkt-Verbindungsabschnitt 110 an die Mikrocomputer 1 bis 4 verteilt (S1).
-
Jeder der Mikrocomputer 1 bis 4 empfängt einen Befehl (S2) und bestimmt, ob der Befehl ein an ihn selbst adressierter Befehl ist (S3). Falls der Befehl kein mit der eigenen Adresse versehener Befehl ist, endet die Verarbeitung (S4). Ein Mikrocomputer, der den mit der eigenen Adresse versehenen Befehl empfangen hat, führt den Befehl aus und führt z. B. eine Steuerung des Linearmotor-Aktuators 13 aus (S5).
-
Wenn die Verarbeitung des Befehls abgeschlossen ist, überträgt er den Aktionsmerker, der die Erlaubnis anfordert, Daten zum Kommunikationsweg zu übertragen, an den mit ihm selbst verbundenen RS485-Sender/Empfänger (S6). Wenn der RS485-Sender/Empfänger den Aktionsmerker empfängt, öffnet er den Übertragungs-Port, so dass die Übertragung möglich ist (S7), wobei der Mikrocomputer die Antwortdaten in Reaktion auf den Befehl überträgt (S8). Nachdem die Antwortdaten zur externen Vorrichtung 11 übertragen worden sind, schließt der RS485-Sender/Empfänger den Übertragungs-Port (S9).
