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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