JP2004178081A - エンコーダシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】ロボット本体と上位コントローラとの間の信号ケーブルを1本にでき、かつ配線の自由度が高く、終端にターミネータを接続する必要のないエンコーダシステムを提供する。
【解決手段】上位コントローラからの信号の授受を行う1つのラインレシーバ51および1つのラインドライバ57と、複数のエンコーダのそれぞれに接続され情報受信要求信号RQを伝送すると共に各エンコーダからの位置情報ANSを受け取る複数の送受信回路50とを有する集線基板5を備えたエンコーダシステム。この構成により、上位コントローラから見るとデージーチェーンではあるが内部的には集線手段にスター接続とすることで、ロボット本体と上位コントローラとの間の信号ケーブルを1本にでき、かつ配線の自由度が高く、終端にターミネータを接続する必要のないエンコーダシステムが得られる。
【選択図】 図2
【解決手段】上位コントローラからの信号の授受を行う1つのラインレシーバ51および1つのラインドライバ57と、複数のエンコーダのそれぞれに接続され情報受信要求信号RQを伝送すると共に各エンコーダからの位置情報ANSを受け取る複数の送受信回路50とを有する集線基板5を備えたエンコーダシステム。この構成により、上位コントローラから見るとデージーチェーンではあるが内部的には集線手段にスター接続とすることで、ロボット本体と上位コントローラとの間の信号ケーブルを1本にでき、かつ配線の自由度が高く、終端にターミネータを接続する必要のないエンコーダシステムが得られる。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業機器特にロボットの位置検出器として使用されるエンコーダシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
ロボットにおいては、複数の軸の位置をそれぞれエンコーダで検出してコントローラに入力し、位置指令に対して正確にロボットが動作するように位置制御を行っている。したがって、複数のエンコーダの出力がコントローラに入力されることになる。
従来においては、例えば特公平6−19660号公報(特許文献1)に記載されているように、複数のエンコーダから、上位コントローラへ1対1で、即ち軸数分の伝送路となる信号ケーブルを接続して信号を伝送していた。しかし、通常上位コントローラはロボット本体とは別の筐体に設置されるため、ロボット本体と上位コントローラとの間に多くの信号ケーブルが接続されることになり、ロボット回りが輻輳してロボットの動作と干渉しない配線が必要となるなどの問題があった。
【0003】
このような問題を解消するために、本出願人は先に特願2002−135236号において、複数のエンコーダをケーブルで数珠繋ぎにするデージーチェーン方式のエンコーダを提案した。図4はそのデージーチェーンで接続されたエンコーダを示している。デージーチェーン接続は、一本(実際はRS485の差動伝送路であり、電気的には2本)の信号ケーブル11に複数のラインドライバとレシーバ(いずれも図示せず)が接続され、アクティブなドライバが信号ケーブル11にデータを送る。ここで上位コントローラからの信号はコネクタ12に接続され、更に隣のエンコーダ13に接続される。最後のエンコーダ13にはターミネータ14を接続する。
図5は図4に示したデージーチェーン方式のエンコーダを用いた通信の状態を表すタイムチャートである。上位コントローラはエンコーダのアドレスを指定してエンコーダにRQ信号(送信要求信号)を送る。一点鎖線の上部がそれである。指定されたアドレスのエンコーダは自分のデータANS信号を送り返す。一点鎖線の下部がそれに相当する。
【0004】
【特許文献1】
特公平6−19660号公報(第2頁、図4、図7)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、デージーチェーン方式のエンコーダではロボット本体と上位コントローラの間のエンコーダ信号が1本になることが利点ではあるが、図4の形態では図の左の上流に相当するエンコーダと上位コントローラの間の電源ケーブルは5軸分の容量が必要となり、太いケーブルを使用しなければならないと共に、伝送路となる信号ケーブル11の配線の引き回しが一筆書きとなるので、配線が面倒である。
近年では、ロボット本体と上位コントローラの間の信号ケーブルの配線数を減ずることが求められており、エンコーダ信号をデージーチェーンで接続し、上位コントローラへ行く信号ケーブルを1本にすることが求められている。しかしながらロボット内部でのデージーチェーン接続は、一筆書きにしたり、コネクタがロボットに2個必要となったり、終端にターミネータを付けなければならない等の複雑な作業が発生したり、耐ノイズ性に劣る等の問題点がある。
そこで本発明は、ロボット本体と上位コントローラとの間の信号ケーブルを1本にでき、かつ配線の自由度が高く、終端にターミネータを接続する必要のないエンコーダシステムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明のエンコーダシステムは、上位コントローラからの信号の授受を行う1つのラインレシーバおよび1つのラインドライバと、複数のエンコーダのそれぞれに接続され情報受信要求信号を伝送すると共に各エンコーダからの位置情報を受け取る複数の送受信回路とを有する集線手段を備えたことを特徴とする。
本発明においては、デージーチェーン接続可能な複数のエンコーダに対して、上位コントローラからの信号をロボット内部等で各エンコーダに1対1接続で分配し、応答のあったエンコーダからの信号を、上位コントローラに送る集線機能を有する。この構成により、上位コントローラから見るとデージーチェーンではあるが内部的には集線手段にスター接続とすることで、ロボット本体と上位コントローラとの間の信号ケーブルを1本にでき、かつ配線の自由度が高く、終端にターミネータを接続する必要のないエンコーダシステムが得られる。
前記集線手段に接続されるエンコーダには、ターミネータを内蔵することで、デージーチェーン接続が可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1から図3を用いて説明する。
図1は本発明の実施の形態を示すエンコーダシステムであり、複数のエンコーダ1と、各エンコーダ1にコネクタ2を介して接続された信号ケーブル3と、これらの信号ケーブル3からコネクタ4を介して信号をまとめる集線基板5とからなっている。集線基板5は、信号ケーブル6により上位コントローラに接続される。
【0008】
この構成を上位コントローラから見ると、従来の図4に示す構成と同等となり、あたかもコントローラから出た線に複数のエンコーダが接続されたようになっている。当然ロボット本体との信号ケーブル6は1本である。しかし、実際の配線は集線基板5からエンコーダ1に対して1対1の接続となるので、エンコーダ1にはコネクタ2を2個付ける必要は無く、ターミネータも常に内蔵できる。
【0009】
図2は集線基板5の内部回路を示している。図において、集線基板5は、上位コントローラからの信号の授受を行う1つのラインレシーバ51および1つのラインドライバ57と、複数のエンコーダのそれぞれに接続され情報受信要求信号を伝送すると共に各エンコーダからの位置情報を受け取る複数の送受信回路50とを備えている。詳細には、集線基板5には、上位コントローラからの信号を受けるラインレシーバ51と、各エンコーダに位置情報要求信号RQを送るラインドライバ52と、エンコーダ1からのデータを受けるラインレシーバ53と、SEND信号とフォトカプラ61のON信号の否定的論理和をとるNOR回路54と、ラインレシーバ53の出力とNOR回路54の否定的論理積をとるNAND回路55と、各送受信回路50のNAND回路55からの出力の論理和をとるNANDゲート56と、NANDゲート56で収集されたANS信号を上位コントローラへ伝送するラインドライバ57と、各送受信回路50のNOR回路54の出力の論理和をとるORゲート58と、ORゲート58の信号と上位コントローラからの信号でONになるフォトカプラ60の信号の否定的論理和をとるNOR回路59が設けられている。
フォトカプラ60,61の入力側には、それぞれターミネータ抵抗RTが接続されている。
【0010】
次に、この集線基板5の動作について、図2および図3を用いて説明する。
まず、上位コントローラからの送信要求RQ信号を送るために上位コントローラのラインドライバ57のDT/R信号がHになりアクティブになると、伝送路に図3に示す循環電流が流れる。すなわちラインドライバ57の入力信号がHであると反時計回りに、Lであれば時計回りに電流が流れる。AC入力タイプのフォトカプラ60をターミネータ抵抗RTと直列に入れると、ラインドライバ57の信号入力がHでもLでもフォトカプラ60はONすることになる。すなわちフォトカプラ60がONしているときは上位コントローラのラインドライバ57がアクティブで、信号を送る状態であることがわかる。
次に図2を参照して説明する。上位コントローラから信号が送られて来ていることを検出すると、SEND信号がHになる。上位コントローラからの伝送路の信号はラインレシーバ51で受けられ、上位コントローラのRQ信号として各エンコーダに対するラインドライバ52に伝送される。SEND信号がHになるとラインドライバ52はアクティブになりコネクタ4を介して接続されているエンコーダにデータを送る。エンコーダ1が自分のアドレスを確認しエンコーダ内部のラインドライバをアクティブにしANS信号を送ると、フォトカプラ61がONし、SEND信号がLであるのでNOR回路54はHを出力し、DT/RラインをHにし、ラインドライバ57をアクティブにする。エンコーダからのデータを受けたラインレシーバ53の出力は、NOR回路54の出力でNANDゲート56で選択し、エンコーダのANS信号として前記アクティブになったラインドライバ57の入力とすることで、上位コントローラへエンコーダのデータを送る。
【0011】
【発明の効果】
本発明によれば、上位コントローラからの信号の授受を行う1つのラインレシーバおよび1つのラインドライバと、複数のエンコーダのそれぞれに接続され情報受信要求信号を伝送すると共に各エンコーダからの位置情報を受け取る複数の送受信回路とを有する集線手段を備えたことにより、物理的にはスター接続でもシステム的にはデージーチェーン接続となり、配線が容易で、耐ノイズ性にすぐれたエンコーダシステムを提供することができる。
また、集線手段に接続されるエンコーダにターミネータを内蔵することで、デージーチェーン接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るエンコーダシステムの概要を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態における集線基板の構成を示す回路図である。
【図3】本発明の実施の形態における集線基板の動作を示す回路図である。
【図4】従来のデージーチェーン方式のエンコーダの接続状態を示す説明図である。
【図5】従来のデージーチェーン方式の通信の状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1 エンコーダ
2 コネクタ
3 信号ケーブル
4 コネクタ
5 集線基板
6 ケーブル
50 送受信回路
51 ラインレシーバ
52 ラインドライバ
53 ラインレシーバ
54 NOR回路
55 NAND回路
56 NANDゲート
57 ラインドライバ
58 ORゲート
59 NOR回路
60,61 フォトカプラ
RT ターミネータ抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業機器特にロボットの位置検出器として使用されるエンコーダシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
ロボットにおいては、複数の軸の位置をそれぞれエンコーダで検出してコントローラに入力し、位置指令に対して正確にロボットが動作するように位置制御を行っている。したがって、複数のエンコーダの出力がコントローラに入力されることになる。
従来においては、例えば特公平6−19660号公報(特許文献1)に記載されているように、複数のエンコーダから、上位コントローラへ1対1で、即ち軸数分の伝送路となる信号ケーブルを接続して信号を伝送していた。しかし、通常上位コントローラはロボット本体とは別の筐体に設置されるため、ロボット本体と上位コントローラとの間に多くの信号ケーブルが接続されることになり、ロボット回りが輻輳してロボットの動作と干渉しない配線が必要となるなどの問題があった。
【0003】
このような問題を解消するために、本出願人は先に特願2002−135236号において、複数のエンコーダをケーブルで数珠繋ぎにするデージーチェーン方式のエンコーダを提案した。図4はそのデージーチェーンで接続されたエンコーダを示している。デージーチェーン接続は、一本(実際はRS485の差動伝送路であり、電気的には2本)の信号ケーブル11に複数のラインドライバとレシーバ(いずれも図示せず)が接続され、アクティブなドライバが信号ケーブル11にデータを送る。ここで上位コントローラからの信号はコネクタ12に接続され、更に隣のエンコーダ13に接続される。最後のエンコーダ13にはターミネータ14を接続する。
図5は図4に示したデージーチェーン方式のエンコーダを用いた通信の状態を表すタイムチャートである。上位コントローラはエンコーダのアドレスを指定してエンコーダにRQ信号(送信要求信号)を送る。一点鎖線の上部がそれである。指定されたアドレスのエンコーダは自分のデータANS信号を送り返す。一点鎖線の下部がそれに相当する。
【0004】
【特許文献1】
特公平6−19660号公報(第2頁、図4、図7)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、デージーチェーン方式のエンコーダではロボット本体と上位コントローラの間のエンコーダ信号が1本になることが利点ではあるが、図4の形態では図の左の上流に相当するエンコーダと上位コントローラの間の電源ケーブルは5軸分の容量が必要となり、太いケーブルを使用しなければならないと共に、伝送路となる信号ケーブル11の配線の引き回しが一筆書きとなるので、配線が面倒である。
近年では、ロボット本体と上位コントローラの間の信号ケーブルの配線数を減ずることが求められており、エンコーダ信号をデージーチェーンで接続し、上位コントローラへ行く信号ケーブルを1本にすることが求められている。しかしながらロボット内部でのデージーチェーン接続は、一筆書きにしたり、コネクタがロボットに2個必要となったり、終端にターミネータを付けなければならない等の複雑な作業が発生したり、耐ノイズ性に劣る等の問題点がある。
そこで本発明は、ロボット本体と上位コントローラとの間の信号ケーブルを1本にでき、かつ配線の自由度が高く、終端にターミネータを接続する必要のないエンコーダシステムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明のエンコーダシステムは、上位コントローラからの信号の授受を行う1つのラインレシーバおよび1つのラインドライバと、複数のエンコーダのそれぞれに接続され情報受信要求信号を伝送すると共に各エンコーダからの位置情報を受け取る複数の送受信回路とを有する集線手段を備えたことを特徴とする。
本発明においては、デージーチェーン接続可能な複数のエンコーダに対して、上位コントローラからの信号をロボット内部等で各エンコーダに1対1接続で分配し、応答のあったエンコーダからの信号を、上位コントローラに送る集線機能を有する。この構成により、上位コントローラから見るとデージーチェーンではあるが内部的には集線手段にスター接続とすることで、ロボット本体と上位コントローラとの間の信号ケーブルを1本にでき、かつ配線の自由度が高く、終端にターミネータを接続する必要のないエンコーダシステムが得られる。
前記集線手段に接続されるエンコーダには、ターミネータを内蔵することで、デージーチェーン接続が可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1から図3を用いて説明する。
図1は本発明の実施の形態を示すエンコーダシステムであり、複数のエンコーダ1と、各エンコーダ1にコネクタ2を介して接続された信号ケーブル3と、これらの信号ケーブル3からコネクタ4を介して信号をまとめる集線基板5とからなっている。集線基板5は、信号ケーブル6により上位コントローラに接続される。
【0008】
この構成を上位コントローラから見ると、従来の図4に示す構成と同等となり、あたかもコントローラから出た線に複数のエンコーダが接続されたようになっている。当然ロボット本体との信号ケーブル6は1本である。しかし、実際の配線は集線基板5からエンコーダ1に対して1対1の接続となるので、エンコーダ1にはコネクタ2を2個付ける必要は無く、ターミネータも常に内蔵できる。
【0009】
図2は集線基板5の内部回路を示している。図において、集線基板5は、上位コントローラからの信号の授受を行う1つのラインレシーバ51および1つのラインドライバ57と、複数のエンコーダのそれぞれに接続され情報受信要求信号を伝送すると共に各エンコーダからの位置情報を受け取る複数の送受信回路50とを備えている。詳細には、集線基板5には、上位コントローラからの信号を受けるラインレシーバ51と、各エンコーダに位置情報要求信号RQを送るラインドライバ52と、エンコーダ1からのデータを受けるラインレシーバ53と、SEND信号とフォトカプラ61のON信号の否定的論理和をとるNOR回路54と、ラインレシーバ53の出力とNOR回路54の否定的論理積をとるNAND回路55と、各送受信回路50のNAND回路55からの出力の論理和をとるNANDゲート56と、NANDゲート56で収集されたANS信号を上位コントローラへ伝送するラインドライバ57と、各送受信回路50のNOR回路54の出力の論理和をとるORゲート58と、ORゲート58の信号と上位コントローラからの信号でONになるフォトカプラ60の信号の否定的論理和をとるNOR回路59が設けられている。
フォトカプラ60,61の入力側には、それぞれターミネータ抵抗RTが接続されている。
【0010】
次に、この集線基板5の動作について、図2および図3を用いて説明する。
まず、上位コントローラからの送信要求RQ信号を送るために上位コントローラのラインドライバ57のDT/R信号がHになりアクティブになると、伝送路に図3に示す循環電流が流れる。すなわちラインドライバ57の入力信号がHであると反時計回りに、Lであれば時計回りに電流が流れる。AC入力タイプのフォトカプラ60をターミネータ抵抗RTと直列に入れると、ラインドライバ57の信号入力がHでもLでもフォトカプラ60はONすることになる。すなわちフォトカプラ60がONしているときは上位コントローラのラインドライバ57がアクティブで、信号を送る状態であることがわかる。
次に図2を参照して説明する。上位コントローラから信号が送られて来ていることを検出すると、SEND信号がHになる。上位コントローラからの伝送路の信号はラインレシーバ51で受けられ、上位コントローラのRQ信号として各エンコーダに対するラインドライバ52に伝送される。SEND信号がHになるとラインドライバ52はアクティブになりコネクタ4を介して接続されているエンコーダにデータを送る。エンコーダ1が自分のアドレスを確認しエンコーダ内部のラインドライバをアクティブにしANS信号を送ると、フォトカプラ61がONし、SEND信号がLであるのでNOR回路54はHを出力し、DT/RラインをHにし、ラインドライバ57をアクティブにする。エンコーダからのデータを受けたラインレシーバ53の出力は、NOR回路54の出力でNANDゲート56で選択し、エンコーダのANS信号として前記アクティブになったラインドライバ57の入力とすることで、上位コントローラへエンコーダのデータを送る。
【0011】
【発明の効果】
本発明によれば、上位コントローラからの信号の授受を行う1つのラインレシーバおよび1つのラインドライバと、複数のエンコーダのそれぞれに接続され情報受信要求信号を伝送すると共に各エンコーダからの位置情報を受け取る複数の送受信回路とを有する集線手段を備えたことにより、物理的にはスター接続でもシステム的にはデージーチェーン接続となり、配線が容易で、耐ノイズ性にすぐれたエンコーダシステムを提供することができる。
また、集線手段に接続されるエンコーダにターミネータを内蔵することで、デージーチェーン接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るエンコーダシステムの概要を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態における集線基板の構成を示す回路図である。
【図3】本発明の実施の形態における集線基板の動作を示す回路図である。
【図4】従来のデージーチェーン方式のエンコーダの接続状態を示す説明図である。
【図5】従来のデージーチェーン方式の通信の状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1 エンコーダ
2 コネクタ
3 信号ケーブル
4 コネクタ
5 集線基板
6 ケーブル
50 送受信回路
51 ラインレシーバ
52 ラインドライバ
53 ラインレシーバ
54 NOR回路
55 NAND回路
56 NANDゲート
57 ラインドライバ
58 ORゲート
59 NOR回路
60,61 フォトカプラ
RT ターミネータ抵抗
Claims (2)
- 上位コントローラからの信号の授受を行う1つのラインレシーバおよび1つのラインドライバと、複数のエンコーダのそれぞれに接続され情報受信要求信号を伝送すると共に各エンコーダからの位置情報を受け取る複数の送受信回路とを有する集線手段を備えたことを特徴とするエンコーダシステム。
- 前記集線手段に接続されるエンコーダは、ターミネータを内蔵することを特徴とする請求項1記載のエンコーダシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002341151A JP2004178081A (ja) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | エンコーダシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002341151A JP2004178081A (ja) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | エンコーダシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004178081A true JP2004178081A (ja) | 2004-06-24 |
Family
ID=32703604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002341151A Pending JP2004178081A (ja) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | エンコーダシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004178081A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100797235B1 (ko) | 2006-03-06 | 2008-01-23 | 고요덴시고교 가부시키가이샤 | 자기식 인코더 |
KR100804361B1 (ko) * | 2005-11-11 | 2008-02-15 | 고요덴시고교 가부시키가이샤 | 자기식 인코더 |
EP2868446A1 (en) * | 2013-11-01 | 2015-05-06 | Seiko Epson Corporation | Robot, controller, and robot system |
US10454699B2 (en) | 2014-11-05 | 2019-10-22 | Nec Corporation | Hub apparatus and control system |
-
2002
- 2002-11-25 JP JP2002341151A patent/JP2004178081A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100804361B1 (ko) * | 2005-11-11 | 2008-02-15 | 고요덴시고교 가부시키가이샤 | 자기식 인코더 |
KR100797235B1 (ko) | 2006-03-06 | 2008-01-23 | 고요덴시고교 가부시키가이샤 | 자기식 인코더 |
EP2868446A1 (en) * | 2013-11-01 | 2015-05-06 | Seiko Epson Corporation | Robot, controller, and robot system |
US9975240B2 (en) | 2013-11-01 | 2018-05-22 | Seiko Epson Corporation | Robot, controller, and robot system |
US10454699B2 (en) | 2014-11-05 | 2019-10-22 | Nec Corporation | Hub apparatus and control system |
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