(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位制御装置から下位制御装置へ複数ビットディジタル信号を伝送する第１伝送線路と、前記上位制御装置から前記下位制御装置へ１ビットディジタル信号を伝送する第２伝送線路と、前記上位制御装置から前記下位制御装置へ別の１ビットディジタル信号を伝送する第３伝送線路と、前記１ビットディジタル信号の状態に対応して前記複数ビットディジタル信号を一方の用途から他方の用途へ切替える際に、前記一方の用途は切替え直前の複数ビットディジタル信号を保持したままで他方の用途に切替える第１信号切替え回路と、前記別の１ビットディジタル信号の状態に対応して前記各用途への前記複数ビットディジタル信号をオンまたはオフさせる際に、前記各用途はオフの直前の複数ビットディジタル信号を保持したままでオフとなる第２信号切り換え回路と、を前記下位制御装置に備え、前記第２信号切替え回路は、前記複数ビットディジタル信号のデータが変化する直前から変化が完了するまでの期間は前記別の１ビットディジタル信号をオフにすることを特徴とする制御装置のディジタル信号回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、上位制御装置から下位制御装置へ伝送するディジタル信号の伝送線路数を低減できる制御装置のディジタル信号回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば工作機械は、被加工物の駆動や加工用工具の駆動や交換のために複数の電動機を備えている。被加工物を駆動する主軸用電動機は、被加工物の移動速度や回転速度を適宜に調節しなければならないし、被加工物の加工面が適正な位置に来るように停止位置の制御もしなければならない。また加工用工具を駆動する電動機は個別にその回転速度を制御し、あるいは停止位置を制御しなければならない。最近では半導体スイッチ素子を使用したインバータの性能が向上して誘導電動機の制御が自由に行えるようになって来ているので、過負荷耐量が小さくて高価であり、保守・点検に手間がかかる直流電動機の代わりに誘導電動機が多用されるようになっている。そこで、以下では誘導電動機をインバータで制御する場合について説明する。
【０００３】
図５は上位制御装置と下位制御装置との間に敷設するディジタル信号用の信号伝送線路の状況の従来例を示した回路図であって、上位制御装置としてのマスターコントローラーが下位制御装置としての３台のインバータのそれぞれへ、ディジタル量の速度指令値と位置指令値を送る場合を示している。
従来の電動機の速度制御や位置制御はアナログ量での制御が主流であったが、マイクロコンピューターの性能が向上したため、最近ではディジタル量での制御により、制御精度の向上や即応性の向上を図ることが多くなってきている。図５に図示の従来例では、１号電動機１０を所望の回転速度で運転させるために、マスターコントローラー１から複数ビット（図５の回路では１２ビット）の速度指令値を１号インバータ１１へ送るのであるが、そのために両者の間にはこのビット数に対応した回路数（図５では１２回路）の速度指令伝送線路１２を敷設する。またこの１号電動機１０が駆動する図示していない負荷を所定の停止位置で停止させるために、マスターコントローラー１から複数ビット（図５では１２ビット）の位置指令値を１号インバータ１１へ与えるが、そのために両者の間にはこのビット数に対応した回路数（図５では１２回路）の位置指令伝送線路１３を敷設する。なお、速度指令値を入力して１号電動機１０を所望の回転速度で運転させる速度調節動作と、位置指令値を入力して１号電動機１０を所定の停止位置で停止させる動作とは本発明と無関係であるから、これの説明は省略する。
【０００４】
２号電動機２０へ電力を供給する２号インバータ２１とマスターコントローラー１との間にも１２回路の速度指令伝送線路２２と１２回路の位置指令伝送線路２３が敷設され、３号電動機３０へ電力を供給する３号インバータ３１とマスターコントローラー１との間にも１２回路の速度指令伝送線路３２と１２回路の位置指令伝送線路３３が敷設される。すなわち各インバータへは速度制御と位置制御のためにそれぞれ２４回路の信号伝送線路が導入されることになる。
【０００５】
なお、マスターコントローラー１から各インバータ１１，２１，３１へは、これ以外にも多くの信号を伝送するための信号伝送線路が敷設されるのであるが、他の信号については本発明とは無関係であるから、図示と説明は省略する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図５の従来例回路で明らかなように、マスターコントローラー１と１号インバータ１１の間には２４回路の信号伝送線路が必要になる。この信号伝送線路数は、マスターコントローラー１から各インバータへ与えるディジタル信号の種類数とこれらディジタル信号のビット数に比例して増加し、マスターコントローラー１が制御するインバータの台数が増えれば、信号伝送線路数はますます増加することになり、これら多数の信号伝送線路を敷設するために大きなスペースを確保しなければならない。そのために装置全体が大形化すると共に、装置の価格を上昇させてしまう不具合を有する。またマスターコントローラー１および各インバータにはこの信号伝送線路数に見合った数の端子が必要であることから、この端子を設置するためのスペースがより一層装置の大形化をもたらす不具合も合わせて有する。
【０００７】
そこでこの発明の目的は、複数ビットのディジタル信号の複数種類を上位制御装置から下位制御装置へ伝送する信号伝送回路の数を低減できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明の制御装置のディジタル信号回路は、上位制御装置から下位制御装置へ複数ビットディジタル信号を伝送する第１伝送線路と、前記上位制御装置から前記下位制御装置へ１ビットディジタル信号を伝送する第２伝送線路と、前記上位制御装置から前記下位制御装置へ別の１ビットディジタル信号を伝送する第３伝送線路と、前記１ビットディジタル信号の状態に対応して前記複数ビットディジタル信号を一方の用途から他方の用途へ切替える際に、前記一方の用途は切替え直前の複数ビットディジタル信号を保持したままで他方の用途に切替える第１信号切替え回路と、前記別の１ビットディジタル信号の状態に対応して前記各用途への前記複数ビットディジタル信号をオンまたはオフさせる際に、前記各用途はオフの直前の複数ビットディジタル信号を保持したままでオフとなる第２信号切り換え回路と、を前記下位制御装置に備え、前記第２信号切替え回路は、前記複数ビットディジタル信号のデータが変化する直前から変化が完了するまでの期間は前記別の１ビットディジタル信号をオフにするように動作するものとする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例の動作を表したタイムチャートであって、図１▲１▼は１２ビットディジタル信号の変化，図１▲２▼は１ビットディジタル信号としての速度指令／位置指令切替え信号の変化，図１▲３▼は速度指令信号の変化，図１▲４▼は位置指令信号の変化，をそれぞれが表しているが、▲１▼に図示の１２ビットディジタル信号（以下では単に１２ビット信号と称する）はそのデータが時間の経過に従って順次Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆなる変化をするものとし、▲２▼に図示の速度指令／位置指令切替え信号（以下では単に切替え信号と称する）はオフのときに位置指令信号を選択し、オンのときに速度指令信号を選択するものとする。
【００１２】
図１のタイムチャートにおいて、速度指令信号と位置指令信号がともにデータＡの状態にあるとして、時刻ｔ1 では切替え信号がオフで位置指令信号を選択しているから、この時点で１２ビット信号がデータＢに変化すると位置指令信号もデータＢに変化するが、速度指令信号はデータＡを保持し続ける。時刻ｔ2 で切替え信号がオンに切替わった時点では１２ビット信号はデータＢであるから、速度指令信号はここでデータＢに切替わり、次いで時刻ｔ3 ではデータＣに切替わるが、位置指令信号はデータＢのままである。しかし時刻ｔ4 で切替え信号が再びオフになると、位置指令信号はデータＣに切替わり、１２ビット信号のデータに従って、時刻ｔ5 ではデータＤに切替わり、時刻ｔ6 ではデータＥに切替わるが、この期間中の速度指令信号はデータＣのままである。時刻Ｔ7 に切替え信号が再びオンになると速度指令信号はデータＥとなり、次いで時刻ｔ8 にはデータＦに切替わるが、位置指令信号はデータＥを保持し続けている。
【００１３】
図２は本発明の第２実施例の動作を表したタイムチャートであって、図２▲１▼は１２ビットディジタル信号の変化，図２▲２▼は別の１ビットディジタル信号としての１２ビット信号選択信号の変化，図２▲３▼は１ビットディジタル信号としての速度指令／位置指令切替え信号の変化，図２▲４▼は速度指令信号の変化，図２▲５▼は位置指令信号の変化，をそれぞれが表しているが、▲２▼に図示の１２ビット信号選択信号（以下では単に選択信号と称する）がオフのときは１２ビット信号がオフであり、これがオンのときにのみ１２ビット信号を選択できる。なお図２▲１▼，図２▲３▼，図２▲４▼、および図２▲５▼はそれぞれ図１で既述の▲１▼，▲２▼，▲３▼，および▲４▼に対応するから、これらの説明は省略する。
【００１４】
図２のタイムチャートにおいて、▲１▼に図示の１２ビット信号は図１と同様にそのデータは時間の経過に従って順次Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆなる変化をする。▲２▼に図示の１２ビット信号選択信号（以下では単に選択信号と称する）は時刻ｔ11でオフからオンに切替わって時刻ｔ17には再びオフになるから、１２ビット信号を速度指令または位置指令として使用できるのは時刻ｔ11から時刻ｔ17までの期間である。図２の第２実施例が図１の第１実施例と異なるのは、この選択信号が付加されていることであり、これ以外はすべて図１で既述の第１実施例と同じであるが、その動作は以下の通りである。
【００１５】
すなわち、時刻ｔ11で選択信号がオンになるまでは速度指令信号と位置指令信号は共に１２ビット信号を読み込んでいない。時刻ｔ11で選択信号がオンになった時点で切替え信号がオフであることから位置信号が選択され、その時点における１２ビット信号のデータＡが位置指令信号となる。時刻ｔ12で１２ビット信号のデータがＢに変化すれば位置指令信号もデータＢとなる。次いで時刻ｔ13に切替え信号がオンになって速度指令信号が選択されると、速度指令信号はその時点での１２ビット信号のデータＢになり、時刻ｔ14にはデータＣに変化するが、位置指令信号はｔ13時点でのデータＢを保持し続ける。更に時刻ｔ15で切替え信号が再びオフになって位置指令信号を選択するのに対応して位置指令信号はデータＣになり、次いで時刻ｔ16にはデータＤに変化するが、速度指令信号はｔ15時点でのデータＣを保持し続ける。更に時刻ｔ17において選択信号がオフになることで１２ビット信号がオフになるから、速度指令信号と位置指令信号は共にその時点でのデータを保持し続けることになる。すなわち速度指令信号はデータＣを、位置指令信号はデータＤを保持する。
【００１６】
図３は本発明の第３実施例の動作を表したタイムチャートであって、図３▲１▼は１２ビットディジタル信号の変化，図３▲２▼は別の１ビットディジタル信号としての１２ビット信号選択信号の変化，図３▲３▼は１ビットディジタル信号としての速度指令／位置指令切替え信号の変化，図３▲４▼は速度指令信号の変化，図３▲５▼は位置指令信号の変化，をそれぞれが表していて、図２で既述の第２実施例のタイムチャートと同じであるが、この第３実施例では、図３▲２▼に図示の選択信号がオンのときに１２ビット信号のデータが切替わる際に、一時的にこの選択信号がオフになるところが図２の第２実施例とは異なっている。１２ビット信号のデータを変更するには短時間ではあっても切替え時間が必要であり、この切替え時間中でのデータの乱れを防ぐために、選択信号を一時的にオフにする。既述のように、速度指令信号と位置指令信号はいずれも選択信号がオフになる直前のデータを保持する機能を有しているから、選択信号がオフになっても支障は無い。短時間後に選択信号がオンになった時点で、速度指令信号または位置指令信号は切替わった新しいデータを読み込んで動作を継続する。
【００１７】
図４は図３で既述の第３実施例の実施状況を表した回路図である。図４において、マスターコントローラー１と１号インバータ１１の間には、１２ビットディジタル信号を伝送する第１伝送線路としての１２ビット信号線路４１（１２回線）と、１ビットディジタル信号を伝送する第２伝送線路としての速度／位置切替え信号線路４２（１回線）と、別の１ビットディジタル信号を伝送する第３伝送線路としての１２ビット信号選択信号線路４３（１回線）とを敷設する。すなわち、合計で１４回線を敷設することで従来の２４回線と同等の機能を発揮させることができる。但し、本発明とは無関係の他の線路の図示は省略している。また１号インバータ１１の内部には、前述した速度指令／位置指令切替え信号のオン・オフに対応して１２ビット信号を速度指令または位置指令のいずれかに切替える第１信号切替え回路４４と、１２ビット信号選択信号のオン・オフに対応して１２ビット信号をオン・オフするための第２信号切替え回路４５とを内蔵している。
【００１８】
マスターコントローラー１と２号インバータ２１との間と、マスターコントローラー１と３号インバータ３１との間についても同様の線路を敷設し、２号インバータ２１と３号インバータ３１には、それぞれに同様の機能の第１信号切替え回路５４，６４と、第２信号切替え回路５５，６５とを備えている。
【００１９】
【発明の効果】
上位制御装置から複数の用途のために別個の複数ビットディジタル信号を下位制御装置へ伝送するには、それぞれのビット数に対応した本数の伝送線路を各用途毎に別個に敷設しなければならないから、下位制御装置には多数の回線数に対応した数の端子を設置するために大きなスペースが必要である。また、多数の下位制御装置を統括する上位制御装置には、より多くの線路を接続するために更に大きな端子スペースが必要になる。また、上位と下位の制御装置間の回線数が多くなって、配線スペースを確保するために装置全体が大形化する不具合や、価格が上昇する不具合などを生じていた。本発明によれば、１組の複数ビットディジタル信号を複数の用途に切り換えて使用できるように、切替え用信号として１ビットディジタル信号を伝送する第２伝送線路と、切替え動作のための第１信号切替え回路を付加することで、複数ビットディジタル信号の伝送回線を複数組から１組に低減することができるので、伝送線路の回線数が削減されると共にその配線スペースを減少できるので効果が得られるし、回線を接続する端子数が減少して端子スペースを削減できるので装置を小形化できる効果が得られる。更に、前記複数ビットディジタル信号をオン・オフさせるために、別の１ビットディジタル信号を伝送する第３伝送線路と、複数ビットディジタル信号をオン・オフさせる第２信号切替え回路とを付加することで、複数ビットディジタル信号をオン・オフできる効果も合わせて得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の動作を表したタイムチャート
【図２】本発明の第２実施例の動作を表したタイムチャート
【図３】本発明の第３実施例の動作を表したタイムチャート
【図４】図３で既述の第３実施例の実施状況を表した回路図
【図５】上位制御装置と下位制御装置との間に敷設するディジタル信号用の信号伝送線路の状況の従来例を示した回路図
【符号の説明】
１              上位制御装置としてのマスターコントローラー
１０              １号電動機１０
１１              下位制御装置としての１号インバータ
１２，２２，３２  速度指令伝送線路
１３，２３，３３  位置指令伝送線路
２０              ２号電動機
２１              下位制御装置としての２号インバータ
３０              ３号電動機
３１              下位制御装置としての３号インバータ
４１，５１，６１  第１伝送線路としての１２ビット信号線路
４２，５２，６２  第２伝送線路としての速度／位置切替え信号線路
４３，５３，６３  第３伝送線路としての１２ビット信号選択信号線路
４４，５４，６４  第１信号切替え回路
４５，５５，６５  第２信号切替え回路
【図１】
0003641944.tif 000002
【図２】
0003641944.tif 000003
【図３】
0003641944.tif 000004
【図４】
0003641944.tif 000005
【図５】
0003641944.tif 000006