JP2007181340A - サーボシステムおよびサーボドライブ - Google Patents

Abstract

【課題】 １台のサーボドライブに複数のシリアルエンコーダを接続する場合に、サーボドライブとシリアルエンコーダ間の通信処理を１本の電源線で可能とし、システムの配線数と部品点数を削減したサーボシステムを提供する。
【解決手段】 複数のモータをドライブするサーボドライブ（１）と、モータの位置情報をシリアル通信でサーボドライブに送信するシリアルエンコーダ（３１、３２、３３）と、シリアルエンコーダを内蔵した複数のモータ（２１、２２、２３）と、サーボドライブ（１）とシリアルエンコーダ（３１、３２、３３）を接続する通信線と、エンコーダとサーボドライブを接続する電源線（４）とで構成されるサーボシステムにおいて、電源線（４）と通信線は共通で、デイジーチェーン状に接続した。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーボドライブとシリアルエンコーダ間の通信を電源線による通信で行うサーボシステムに関する。

従来の電源線によりシリアルエンコーダ通信を行う場合は、サーボドライブとシリアルエンコーダは１対１の接続であった。（例えば、特許文献１参照）。
図６において、１０１はシリアルエンコーダであり、位置データをデータ生成手段１０３で作成し、データ送受信手段１０５から重畳分離手段１０４を介して電源線１０９によってサーボドライブ１０２に送信する。サーボドライブ１０２は電源線１０９から重畳分離手段１０４を介してデータ送受信手段１０７にシリアルエンコーダ１０１からの位置データを受信する。図７はサーボドライブ１０２とシリアルエンコーダ１０１間のデータ転送のシーケンスを示す図であり、サーボドライブ１０２からのデータ要求受信後、シリアルエンコーダ１０１は位置データを送信する。
また、図１０は、特許文献２に開示されている従来の多軸サーボシステムの構成を示す図である。図１０の多軸サーボシステムは、上位コントローラ２０１と、ｎ台の単軸制御用サーボアンプ２１１〜２１５と、複数の単軸制御用サーボアンプ２１１〜２１５により制御される複数のサーボモータ２６１〜２６５と、サーボモータ２６１〜２６５の回転軸の回転位置を検出する複数の位置検出器２２１〜２２５と、複数の単軸制御用サーボアンプ２１１〜２１５とこれにより駆動される複数のサーボモータ２６１〜２６５の位置を検出する複数の位置検出器２２１〜２２５との間の信号を送受するシリアル共通線路２０３とから構成されている。
このように、従来のシステムは、サーボドライブとシリアルエンコーダを１対１の電源線で接続するか、複数のモータ位置検出器と複数のサーボアンプを共通線路にするものは電源線とは共通ではなかった。
特開２００３―１６８１８３号公報（図３） 特開２００２−２９７２０３号公報（図１）

従来の電源線によるシリアルエンコーダの通信を行うシステムでは、シリアルエンコーダとサーボドライブが１対１の接続を対象としている。そのため、１台のサーボドライブで複数のモータを制御するために複数のシリアルエンコーダを接続するような場合、例えば図８に示す１台のサーボドライブ１０２にシリアルエンコーダ１０１を電源線１０９によって複数接続する場合には、図に示すようにサーボドライブ１０２にシリアルエンコーダ１０１の接続台数分の電源ケーブル１０９が必要になり、システムの配線数が増えるという問題があった。また、シリアルエンコーダとサーボドライブは１対１の接続のため、図９に示すようにサーボドライブ１０２の内部にはシリアルエンコーダ１０１との通信データ処理のために重畳分離手段１０６とデータ送受信手段１０７がシリアルエンコーダ１０１の台数分必要となり、サーボドライブの部品点数が増えるというような問題もあった。
また、従来の複数のモータ位置検出器と複数のサーボアンプを共通線路で接続するものは、電源線とは共通ではなかったため、システム配線数が増えるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、１台のサーボドライブに複数のシリアルエンコーダを接続する場合に、サーボドライブとシリアルエンコーダ間の通信処理を１本の電源線で行い、システムの配線数と部品点数を削減し、データの衝突を防止したサーボシステムを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、複数のモータをドライブするサーボドライブと、前記モータの位置情報をシリアル通信で前記サーボドライブに送信するシリアルエンコーダと、前記シリアルエンコーダを内蔵した複数のモータと、前記サーボドライブと前記シリアルエンコーダを接続する通信線と、前記エンコーダと前記サーボドライブを接続する電源線とを備えるサーボシステムにおいて、前記電源線と前記通信線は共通として、前記サーボドライブと前記シリアルエンコーダとデイジーチェーン状に接続したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のサーボシステムにおいて、前記サーボドライブは、複数のシリアルエンコーダの通信データ処理を一つのデータ受信回路で処理することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のサーボシステムにおいて、前記シリアルエンコーダにアドレス設定部を設け、前記サーボドライブと前記シリアルエンコーダ間のデータ転送処理をアドレスに従って、シーケンス処理をすることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のサーボシステムにおいて、前記サーボドライブは、電源のオン・オフによるパルスをデータ送信要求信号とすることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のサーボシステムにおいて、前記シリアルエンコーダは、前記サーボドライブのデータ送信要求に対して、あらかじめ設定された異なる遅れ時間経過後に、位置情報を送信することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、複数のモータをドライブし、前記複数のモータに結合されたシリアルエンコータと位置情報をシリアルで通信するサーボドライブにおいて、複数のシリアルエンコーダとの通信処理を一つのデータ送受信回路で処理することを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によると、サーボドライブとシリアルエンコーダの接続をデイジーチェーン接続とすることにより、サーボドライブから複数のシリアルエンコーダを接続する場合でも１本の電源線で接続することができ、システムの配線数を削減することができる。
請求項２に記載の発明によると、サーボドライブでの複数のシリアルエンコーダのデータ処理を１つのデータ送受信回路で行うことにより、サーボドライブの構成部品を削減することができる。
請求項３に記載の発明によると、複数のシリアルエンコーダにそれぞれ固有のアドレスを設定し、サーボドライブからのデータ要求に対しての１つのデータ送受信処理手段でのデータ処理に当該アドレス情報を考慮することで複数のシリアルエンコーダのデータ処理ができるため構成部品を削減することができる。
請求項４の発明によると、シリアルエンコーダでのデータ送信タイミングのトリガを電源電圧のパルスとすることにより、シリアルエンコーダの回路を簡略化でき、構成部品を削減することができる。
請求項５の発明によると、複数のシリアルエンコーダがデータ送信要求に対して異なる遅延時間で送信するのでデータの衝突を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明のサーボ制御システムの構成を示す図である。図１において、１はサーボドライブ、２１〜２３はモータ、３１〜３３はシリアルエンコーダ、４は電源線、５はモータ出力線である。サーボドライブ１からモータ２に内蔵されるシリアルエンコーダ３への電源線４はデイジーチェーンで接続されており、サーボドライブ１はシリアルエンコーダ３に対して電源線４による通信によって位置データの送信要求を行い、要求を受信したシリアルエンコーダは位置データの送信を行う。
本発明が特許文献１、特許文献２の従来技術と異なる部分は、１台のサーボドライブから複数のシリアルエンコーダへの電源線接続をデイジーチェーン接続とする部分である。

図２にはシリアルエンコーダ３の内部構成を示す。図２において、６は重畳回路、７はデータ送信回路、８はデータ生成部、９はアドレス設定部、１０はパルス検出回路である。シリアルエンコーダ３には電源線４が２本接続可能であり、シリアルエンコーダ３の内部で重畳回路６に共通に接続される。シリアルエンコーダ３のデータ送信回路７には位置情報を出力するデータ生成部８とアドレス設定部９が接続され、重畳回路６を介して電源線４上への送信出力処理を行う。アドレス設定部９には各シリアルエンコーダに固有のアドレスが設定されており、データ送信回路７に設定されたアドレス情報を出力する。また、電源線４にはパルス検出回路１０が接続されており、電源電圧のレベルを監視している。
図３はサーボドライブの内部構成を示す。図３において、１１は制御部、１２はデータ受信回路、１３は分離回路、１４は電源回路である。サーボドライブ１は１本の電源線４に接続され、電源回路１４からシリアルエンコーダへの電源供給を行うとともに、電源線４による通信を行うため、電源電圧から通信信号を分離する分離回路１３と分離された通信信号を受信するデータ受信回路１２を１系統設ける。制御部１０はデータ受信回路１２に接続され、シリアルエンコーダからのデータ受信を行うとともに電源回路１４に接続され、電源回路１４の制御を行う。
図４は、サーボドライブ１とシリアルエンコーダ３間の処理波形を示すものである。サーボドライブ１はシリアルエンコーダへのデータ要求時に制御部１０から電源回路１４の制御を行い、シリアルエンコーダへの電源電圧を時間ｔ１の間オフし、電源電圧にパルスを発生させる。シリアルエンコーダ３のパルス検出回路１０には、サーボドライブからのデータ要求パルスの検出のため、電源電圧レベルの監視閾値と監視時間が設定されており、パルス検出回路１０はサーボドライブ１からのデータ要求パルスが入力され、電源電圧が設定された閾値以下となり、かつ設定された監視時間ｔ１が経過した場合にデータ送信回路７にパルス検出信号を出力する。データ送信回路７はパルス検出回路１０からのパルス検出信号が入力されると、アドレス設定部８からのアドレス情報により設定された遅延時間ｔｄの経過後、重畳回路６に対して送信データの出力を行い、重畳回路６から電源線４上に送信信号が電源電圧に重畳されて出力される。

図１の構成は、全てのシリアルエンコーダが同一の電源線に接続され、送信経路が共通となるため、シリアルエンコーダの送信が衝突しない対策が必要となる。以下にその対策について示す。
図５はサーボドライブと複数のシリアルエンコーダ間の通信シーケンスを示す図である。サーボドライブ１はシリアルエンコーダ３に対してデータ要求として電源線上の電源電圧を一定時間ｔ１の間オフしてデータ要求パルスを発生させる。シリアルエンコーダ３は内部のパルス検出回路で電源電圧のパルスを検出すると、それぞれ設定されたアドレスに従って異なる遅れ時間ｔｄ１、ｔｄ２、ｔｄ３経過後に位置情報を電源電圧に重畳して送信する。このように、サーボドライブ１からシリアルエンコーダ３へのデータ要求に対してシリアルエンコーダ３からの送信をずらすことでデータの衝突を回避することができ、サーボドライブの１つのデータ処理回路での処理が可能となる。

また、従来のサーボドライブ１からシリアルエンコーダへのデータ要求をシリアル通信によって行う場合にはシリアルエンコーダ３のデータ送受信回路にデータ要求の受信を検出してデータ送信までのｔｄのタイミングを起動するための回路が必要となるが、データ要求をパルスとする場合にはこのパルスを送信タイミングの起動にすることができるため、回路を簡略化することができる。

このように、シリアルエンコーダに電源線をデイジーチェーン接続できるようにすることにより、１台のサーボドライブに複数のシリアルエンコーダを１本の電源線で接続することができ、システムの配線数を削減することができる。また、シリアルエンコーダにアドレス設定部を設け、シリアルエンコーダの送信処理をアドレス情報に従った処理とすることにより、１本の電源線による複数のシリアルエンコーダの通信を可能とし、サーボドライブの１つの送受信処理手段で複数のシリアルエンコーダとの通信を処理することができるため、サーボドライブの部品点数を削減することができる。

１台のサーボドライブと複数のシリアルエンコーダを１本の電源線で接続する手段を設けることによりサーボドライブとシリアルエンコーダ間の配線数を削減することができるので、複数のモータを１つのサーボドライブに接続するシステムに適用できる。

本発明の実施例を示すサーボシステムの構成図 本発明のシリアルエンコーダの構成図 本発明のサーボドライブの構成図 本発明のサーボドライブとシリアルエンコーダ間の通信シーケンスを示す図 本発明のサーボドライブと複数のシリアルエンコーダ間の通信シーケンスを示す図 従来のシリアルエンコーダの構成図 従来のサーボドライブとシリアルエンコーダ間の通信シーケンスを示す図 従来のサーボシステムの構成図 従来のサーボドライブと複数のシリアルエンコーダによる構成を示す図 従来の多軸サーボシステムの構成を示す図

符号の説明

１ サーボドライブ
２１、２２、２３ モータ
３１、３２、３３ シリアルエンコーダ
４ 電源線
５ モータ出力線
６ 重畳回路
７ データ送信回路
８ データ生成部
９ アドレス設定部
１０ パルス検出回路
１１ 制御部
１２ データ受信回路
１３ 分離回路
１４ 電源回路

Claims (6)

1. 複数のモータをドライブするサーボドライブと、前記モータの位置情報をシリアル通信で前記サーボドライブに送信するシリアルエンコーダと、前記シリアルエンコーダを内蔵した複数のモータと、前記サーボドライブと前記シリアルエンコーダを接続する通信線と、前記エンコーダと前記サーボドライブを接続する電源線とを備えるサーボシステムにおいて、
   前記電源線と前記通信線は共通として、前記サーボドライブと前記シリアルエンコーダとデイジーチェーン状に接続したことを特徴とするサーボシステム。
2. 前記サーボドライブは、複数のシリアルエンコーダの通信データ処理を一つのデータ受信回路で処理することを特徴とする請求項１記載のサーボシステム。
3. 前記シリアルエンコーダにアドレス設定部を設け、前記サーボドライブと前記シリアルエンコーダ間のデータ転送処理をアドレスに従って、シーケンス処理をすることを特徴とする請求項１記載のサーボシステム。
4. 前記サーボドライブは、電源のオン・オフによるパルスをデータ送信要求信号とすることを特徴とする請求項１記載のサーボシステム。
5. 前記シリアルエンコーダは、前記サーボドライブのデータ送信要求に対して、あらかじめ設定された異なる遅れ時間経過後に、位置情報を送信することを特徴とする請求項１記載のサーボシステム。
6. 複数のモータをドライブし、前記複数のモータに結合されたシリアルエンコーダと位置情報をシリアルで通信するサーボドライブにおいて、
   複数のシリアルエンコーダとの通信処理を一つのデータ受信回路で処理することを特徴とするサーボドライブ。

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