(57)【要約】    【課題】  設置配線量を大幅に軽減することができるアクチュエータコントロールシステムを提供すること。    【解決手段】  アクチュエータコントロールシステム１は、制御側コントローラ２と、動力線９を介してこれに接続する一または二以上の駆動側コントローラ３とから構成し、制御側コントローラ２は、アクチュエータ３０へ供給される電源電圧と、アクチュエータ３０の駆動を制御するために生成された制御信号とを複合したシリアル信号を生成し、これを動力線９を介して駆動側コントローラ３へ送り、駆動側コントローラ３は、電源電圧および制御信号分離して取り出す。かかる構成により駆動側コントローラ３は、これに接続されたアクチュエータ３０に対して駆動電圧と駆動制御信号を供給する。【選択図】  図１
2012029508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御側コントローラと、一または二以上の駆動側コントローラと、両コントローラを接続するための動力線とからなるアクチュエータコントロールシステムであって、
該制御側コントローラは、
アクチュエータ制御用の指令信号すなわち制御信号を生成する制御側演算回路と、
該制御側演算回路からの制御信号と別途供給される電源電圧（電力）とにより該制御信号ならびに該電源電圧が複合されたシリアル信号を生成するための極性反転回路とを備えてなり、
該動力線は、
これを介して該シリアル信号が該駆動側コントローラに伝送されるものであり、
該駆動側コントローラは、
伝送される該シリアル信号から該電源電圧を分離して取り出すための整流回路と、
該電源電圧とは別に該シリアル信号から分離される該制御信号に演算処理を施す駆動側演算回路と
を備えてなることを特徴とする、アクチュエータコントロールシステム。
【請求項２】
前記シリアル信号からの前記制御信号の分離は、前記動力線における前記整流回路の前流側での分岐に基づいてなされることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータコントロールシステム。
【請求項３】
前記分岐により分岐された前記シリアル信号は、
抵抗で分圧されて電圧および電流が下げられた２つの信号として取り出され、比較回路を通してデジタル信号に復号されることによって前記制御信号として分離されることを特徴とする、
請求項２に記載のアクチュエータコントロールシステム。
【請求項４】
前記駆動側演算回路用の電源を生成する制御電源生成回路が設けられていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のアクチュエータコントロールシステム。
【請求項５】
前記駆動側コントローラには、受けた前記アクチュエータの駆動状態や位置に係る信号を、前記動力線を介して前記制御側コントローラに伝送可能な負荷信号とするための負荷信号発生用抵抗が設けられ、該制御側コントローラには、該負荷信号を検出するための負荷信号検出回路が前記制御側演算回路に接続して設けられていることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のアクチュエータコントロールシステム。
【請求項６】
前記駆動側コントローラにおいては、前記制御側コントローラからデータ送信要求指令を受けた後、該制御側コントローラからのシリアル信号における電源電圧の極性変化に同期して前記負荷信号発生用抵抗に電流が断続的に流され、これによって該制御側コントローラに流れる電流を変化させ、該制御側コントローラはこの電流変化を検出してビットが０か１かを判断することにより、前記アクチュエータが出した信号を復元することを特徴とする、請求項４または５に記載のアクチュエータコントロールシステム。
【請求項７】
電源が投入された際の符号を検出して接続された極性を判定することによって伝送される前記シリアル信号に係る制御信号の１と０を反転する演算回路（ロジック）を、前記駆動側コントローラに備えており、これにより誤配線の解消が可能であることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のアクチュエータコントロールシステム。
【請求項８】
個々のアクチュエータにおける固有の設定と、該固有の設定と適合する前記シリアル信号中のＩＤ信号とが一致した場合にのみ指令（制御）を実行する演算回路（ロジック）を、前記駆動側コントローラに備えていることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のアクチュエータコントロールシステム。
【請求項９】
前記駆動側コントローラは前記制御側コントローラ一基に対して二以上が接続され、前記動力線は一対二本であり、前記アクチュエータはモータであることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載のアクチュエータコントロールシステム。
【請求項１０】
前記制御側演算回路は、コンピュータ、マイクロプロセッサ、シーケンサ、演算回路またはその他のシリアル信号発生装置であることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれかに記載のアクチュエータシステム。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載のアクチュエータコントロールシステムと、該アクチュエータコントロールシステムを構成する前記駆動側コントローラに接続されたアクチュエータとを備えてなる、アクチュエータシステム。
【請求項１２】
請求項９に記載のアクチュエータコントロールシステムと、該アクチュエータコントロールシステムを構成する前記駆動側コントローラに接続されたモータとを備えてなる、モータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアクチュエータコントロールシステムおよびアクチュエータシステムに係り、特に、モータコントローラのアクチュエータコントローラを用いて複数のモータ等アクチュエータを制御するためのアクチュエータコントロールシステムおよびアクチュエータシステムにおいて、設置配線量を大幅に軽減し、それにより誤配線の防止、配線重量の軽減、配線工数の削減、コスト低減を可能とする、アクチュエータコントロールシステムおよびアクチュエータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のモータが制御機能からの制御を受けるべく構成されたモータシステムにおいて各モータの駆動を制御する場合、制御機能であるパーソナルコンピュータやシーケンサ等の付近に設置された各モータ用のモータコントローラのそれぞれについて、電源、信号ケーブル、モータへの動力線、エンコーダ信号線など、多量の配線が必要であった。
【０００３】
図４は、従来のモータシステムの例を示す構成図である。図において従来のモータシステムは、モータ３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、・・・をそれぞれ制御するためのモータコントローラ２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、・・・が、それぞれ、パーソナルコンピュータ等のシリアル信号発生装置２００に接続され、各モータコントローラ２３０Ａ等は直流電源４００に並列接続され、各モータコントローラ２３０Ａ等とモータ３００Ａ等との間はケーブル９００Ａ、９００Ｂ、９００Ｃ、・・・により接続され、また適宜、エンコーダ３３０Ａ等がモータ３００Ａ等に併設されて、ケーブル９３０Ａ等によりモータコントローラ２３０Ａ等とモータ３００ａ等に接続される構成であった。モータコントローラ２３０Ａ等はみなシリアル信号発生装置２００の近傍に設置され、それぞれについて電源、信号ケーブル、モータへの動力線、エンコーダ信号線の配線を、各制御対象のモータ３００Ａ等にまでの長い距離に亘って設ける必要があった。
【０００４】
このようなモータシステムの構成に関する先行技術のうち、たとえば特開２０００−２６２０１４（特許文献１）に開示されている提案は、配線省力化のためにＬＡＮを用いたアンプ一体型モータの制御方法にかかるものであり、コントローラと各アンプ一体型モータとの間はシリアル通信により接続される。また、特開平１１−２９９２９１（特許文献２）に開示されている提案もまた、各ユニット間の通信をシリアルとして省線化するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６２０１４号公報。「アンプ一体型モータ及びモータ・アンプの群管理制御システム」。要約、特許請求の範囲、発明の詳細な説明（段落００１５〜２３）、図２、８。
【特許文献２】特開平１１−２９９２９１号公報。「多軸モータ制御装置」。要約、特許請求の範囲、図１。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これら２件の先行技術はいずれも、コントローラとモータ等との間をシリアル通信により接続するものであり、配線省力化が高度になされているとはいえず、その効果は十分とはいえない。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を除き、設置配線量を大幅に軽減することができ、それにより誤配線の防止、配線重量の軽減、配線工数の削減、コスト低減を可能とする、アクチュエータコントロールシステムおよびアクチュエータシステムを提供することである。
【０００８】
また、本発明が解決しようとする課題は、指令（制御）と電源電圧（電力）とを良好に複合させてこれをアクチュエータ側で分離して自身に対する指令として解釈して良好に動作させることができ、かつアクチュエータで発生するトラブルや自身の回転角度等の情報を指令側へ伝えることも可能な、アクチュエータコントロールシステムおよびアクチュエータシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者は上記課題について検討した結果、モータ等アクチュエータ駆動用の動力線により伝送される電圧に処理を施して、アクチュエータ制御機能を持たせることによって上記課題の解決が可能であることを見出し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。
（１）  制御側コントローラと、一または二以上の駆動側コントローラと、両コントローラを接続するための動力線とからなるアクチュエータコントロールシステムであって、
該制御側コントローラは、
アクチュエータ制御用の指令信号すなわち制御信号を生成する制御側演算回路と、
該制御側演算回路からの制御信号と別途供給される電源電圧（電力）とにより該制御信号ならびに該電源電圧が複合されたシリアル信号を生成するための極性反転回路とを備えてなり、
該動力線は、
これを介して該シリアル信号が該駆動側コントローラに伝送されるものであり、
該駆動側コントローラは、
伝送される該シリアル信号から該電源電圧を分離して取り出すための整流回路と、
該電源電圧とは別に該シリアル信号から分離される該制御信号に演算処理を施す駆動側演算回路と
を備えてなることを特徴とする、アクチュエータコントロールシステム。
【００１０】
（２）  前記シリアル信号からの前記制御信号の分離は、前記動力線における前記整流回路の前流側での分岐に基づいてなされることを特徴とする、（１）に記載のアクチュエータコントロールシステム。
（３）  前記分岐により分岐された前記シリアル信号は、
抵抗で分圧されて電圧および電流が下げられた２つの信号として取り出され、比較回路を通してデジタル信号に復号されることによって前記制御信号として分離されることを特徴とする、（２）に記載のアクチュエータコントロールシステム。
【００１１】
（４）  前記駆動側演算回路用の電源を生成する制御電源生成回路が設けられていることを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかに記載のアクチュエータコントロールシステム。
（５）  前記駆動側コントローラには、受けた前記アクチュエータの駆動状態や位置に係る信号を、前記動力線を介して前記制御側コントローラに伝送可能な負荷信号とするための負荷信号発生用抵抗が設けられ、該制御側コントローラには、該負荷信号を検出するための負荷信号検出回路が前記制御側演算回路に接続して設けられていることを特徴とする、（１）ないし（４）のいずれかに記載のアクチュエータコントロールシステム。
（６）  前記駆動側コントローラにおいては、前記制御側コントローラからデータ送信要求指令を受けた後、該制御側コントローラからのシリアル信号における電源電圧の極性変化に同期して前記負荷信号発生用抵抗に電流が断続的に流され、これによって該制御側コントローラに流れる電流を変化させ、該制御側コントローラはこの電流変化を検出してビットが０か１かを判断することにより、前記アクチュエータが出した信号を復元することを特徴とする、（４）または（５）に記載のアクチュエータコントロールシステム。
【００１２】
（７）  電源が投入された際の符号を検出して接続された極性を判定することによって伝送される前記シリアル信号に係る制御信号の１と０を反転する演算回路（ロジック）を、前記駆動側コントローラに備えており、これにより誤配線の解消が可能であることを特徴とする、（１）ないし（６）のいずれかに記載のアクチュエータコントロールシステム。
（８）  個々のアクチュエータにおける固有の設定と、該固有の設定と適合する前記シリアル信号中のＩＤ信号とが一致した場合にのみ指令（制御）を実行する演算回路（ロジック）を、前記駆動側コントローラに備えていることを特徴とする、（１）ないし（７）のいずれかに記載のアクチュエータコントロールシステム。
（９）  前記駆動側コントローラは前記制御側コントローラ一基に対して二以上が接続され、前記動力線は一対二本であり、前記アクチュエータはモータであることを特徴とする、（１）ないし（８）のいずれかに記載のアクチュエータコントロールシステム。
【００１３】
（１０）  前記制御側演算回路は、コンピュータ、マイクロプロセッサ、シーケンサ、演算回路またはその他のシリアル信号発生装置であることを特徴とする、（１）ないし（９）のいずれかに記載のアクチュエータシステム。
（１１）  （１）ないし（１０）のいずれかに記載のアクチュエータコントロールシステムと、該アクチュエータコントロールシステムを構成する前記駆動側コントローラに接続されたアクチュエータとを備えてなる、アクチュエータシステム。
（１２）  （９）に記載のアクチュエータコントロールシステムと、該アクチュエータコントロールシステムを構成する前記駆動側コントローラに接続されたモータとを備えてなる、モータシステム。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のアクチュエータコントロールシステムおよびアクチュエータシステムは上述のように構成されて、モータへの給電と制御信号伝送をそれぞれ別のラインにより行う必要がなくなるため、これによれば、設置配線量を従来と比較して大幅に軽減することができる。そして、それにより配線重量が軽減され、配線作業を大いに容易化することができる。また、長い距離の設置が必要な配線は動力線のみとなり、配線構成が簡素化されるため、誤配線を有効に防止することができる。そして、これらの効果によって配線工数を削減することができ、コストを低減することができる。
【００１５】
特に、最低２本の配線のみによって多数のモータの制御、多軸制御が可能ともなるため、アクチュエータシステム自体の軽量化も実現でき、また、コストを大いに削減できる。
【００１６】
また、制御側コントローラはシリアル信号発生装置に近接してもしくは一体に、駆動側コントローラ（以下、「アクチュエータ側コントローラ」ともいう。）はモータに近接してもしくは一体に、それぞれ設けられることにより、保守管理の要所となる各制御要素について、それらと直接接続される装置に近いもしくは同一の場所で保守・点検作業を行うことができるため、保守管理上も作業性、効率がよい。
【００１７】
また本発明アクチュエータコントロールシステムおよびアクチュエータシステムによれば、指令（制御）と電源電圧（電力）とが良好に複合され、これがアクチュエータ側で分離され、アクチュエータに対する良好な指令として実現される。さらに、アクチュエータで発生するトラブルやアクチュエータ自身の回転角度等の情報の指令側への伝達も、良好に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明アクチュエータコントロールシステムの基本構成を示す説明図である。
【図２−１】本発明アクチュエータコントロールシステムの構成例を示すブロック図である。
【図２−２】図２−１中の制御側コントローラの構成を示すブロック図である。
【図２−３】図２−１中の駆動側コントローラの構成を示すブロック図である。
【図３−１】図２−１のアクチュエータコントロールシステムにおけるアクチュエータ情報伝達機能を示す、制御側コントローラのブロック図である。
【図３−２】図２−１のアクチュエータコントロールシステムにおけるアクチュエータ情報伝達機能を示す、駆動側コントローラのブロック図である。
【図４】従来のモータシステムの例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明アクチュエータコントロールシステムの基本構成を示す説明図である。図示するように本アクチュエータコントロールシステム１は、制御側コントローラ２と、一または二以上の駆動側コントローラ３と、両コントローラ２、３を接続するための動力線９とからなり、制御側コントローラ２は、アクチュエータ３０制御用の指令信号すなわち制御信号を生成する制御側演算回路２１と、制御側演算回路２１からの制御信号と電力供給手段Ｐから別途供給される電源電圧（電力）とにより制御信号ならびに電源電圧が複合されたシリアル信号を生成するための極性反転回路２５とを備えてなり、動力線９は、これを介してシリアル信号が駆動側コントローラ３に伝送されるものであり、駆動側コントローラ３は、伝送されるシリアル信号から電源電圧を分離して取り出すための整流回路３６と、電源電圧とは別にシリアル信号から分離される制御信号に演算処理を施す駆動側演算回路３１とを備えてなることを、主たる構成とする。なお、アクチュエータ３０制御用の指令信号すなわち制御信号を生成する制御側演算回路２１としてはたとえば、コンピュータ等のシリアル信号発生装置を用いることができる。
【００２０】
かかる構成により本アクチュエータコントロールシステム１では、制御側コントローラ２において、アクチュエータ３０制御用の指令信号すなわち制御信号が制御側演算回路２１により生成され、また電力供給手段Ｐにより電源電圧（電力）が別途供給され、これら制御信号ならびに電源電圧が極性反転回路２５により複合されてシリアル信号が生成され、生成したシリアル信号は動力線９によって一または二以上設けられた駆動側コントローラ３に伝送され、シリアル信号の伝送を受けた駆動側コントローラ３においては、整流回路３６によりシリアル信号から電源電圧が分離されて取り出され、また駆動側演算回路３１によりシリアル信号から制御信号が電源電圧とは別に分離されて演算処理を施される。このようにして、本アクチュエータコントロールシステム１の駆動側コントローラ３に接続されたアクチュエータ３０に対して、駆動電圧と駆動制御信号とが供給される。
【００２１】
接続される該駆動側コントローラ３は一のみであっても、また二以上であってもよく、図では二が接続されているが、もちろん三以上でも接続でき、複数のアクチュエータ３０制御に対して有効に用いることができる。
【００２２】
本発明のアクチュエータコントロールシステム１が図４に示したような従来のモータコントローラ２３０Ａ等と比較して構成上大きく異なる点の一つは、アクチュエータ制御のためのコントローラの機能が動力線を介して分散されていることである。すなわち、制御側演算回路２１からの制御信号および電力供給手段Ｐからの電源電圧（電力）とが複合されたシリアル信号を生成して、これを動力線９を介して送り出す制御側コントローラ２と、アクチュエータ３０、３０、…（以下、単に「３０」とする。）側に設けられていて、アクチュエータ３０の駆動および制御のための各信号をアクチュエータに供給する駆動側コントローラ３と、である。
【００２３】
また、シリアル信号の生成と送信を担うものとして一の制御側コントローラ２のみを設ければよく、ここからすべての駆動側コントローラ３に対して、電源電圧および制御信号の複合されたシリアル信号が、並列的に、動力線９を介してなされる構成である。
【００２４】
つまり、コンピュータ等のシリアル信号発生装置等の制御側演算回路２１から離隔した位置に分散してアクチュエータ３０が設けられ、これに対する電力供給と駆動制御を行う場合、その直接的な機能を担う駆動側コントローラ３はアクチュエータ３０の近傍に設置することができる。あるいはまた、駆動側コントローラ３は、アクチュエータ３０に内蔵もしくは外付けすることができる。かかる構成が可能なことにより、モータコントローラからアクチュエータへの配線を相当軽減することができる。
【００２５】
なお、シリアル信号発生装置等の制御側演算回路２１は、図示するように制御側コントローラ２の一部としてこれを構成する形態でもよいし、または制御側コントローラ２とは独立したものとしてその近傍に設置、もしくは外付けする構成としてもよい。いずれにしても、ここでも配線を相当軽減することができる。
【００２６】
図２−１は、本発明アクチュエータコントロールシステムの構成例を示すブロック図である。また、
図２−２は、図２−１中の制御側コントローラの構成を示すブロック図、
図２−３は、図２−１中の駆動側コントローラの構成を示すブロック図である。これらに図示するように本発明のアクチュエータコントロールシステム１１は、制御側コントローラ１２と、一または二以上の駆動側コントローラ１３と、両コントローラ１２、１３を接続するための動力線１９とからなり、制御側コントローラ１２は、アクチュエータ１３０制御用の指令信号すなわち制御信号を生成する制御側演算回路１２１と、制御側演算回路１２１からの制御信号と電力供給手段１Ｐから別途供給される電源電圧（電力）とにより制御信号ならびに電源電圧が複合されたシリアル信号を生成するための極性反転回路１２５とを備えてなり、動力線１９は、これを介してシリアル信号が駆動側コントローラ１３に伝送されるものであり、駆動側コントローラ１３は、伝送されるシリアル信号から電源電圧を分離して取り出すための整流回路１３６と、電源電圧とは別にシリアル信号から分離される制御信号に演算処理を施す駆動側演算回路１３１とを備えてなることを、主たる構成とする。
【００２７】
なお、アクチュエータ１３０制御用の指令信号すなわち制御信号を生成する制御側演算回路１２１としてはたとえば、コンピュータ、マイクロプロセッサ、シーケンサ、演算回路等のシリアル信号発生装置を用いることができる。この場合、シリアル信号発生装置（１２１）と制御側コントローラ１２との外観上の位置関係が、一方が他方に内蔵されている形態、あるいは外付けされている形態、あるいは相互に独立して近接している形態など、いかなるものであってもよい。
【００２８】
かかる構成により本アクチュエータコントロールシステム１１では、制御側コントローラ１２において、アクチュエータ１３０制御用の指令信号すなわち制御信号が制御側演算回路１２１により生成され、また電力供給手段１Ｐにより電源電圧（電力）が別途供給され、これら制御信号ならびに電源電圧が  極性反転回路１２５により複合されてシリアル信号が生成され、生成したシリアル信号は動力線１９によって一または二以上設けられた駆動側コントローラ１３に伝送され、シリアル信号の伝送を受けた駆動側コントローラ１３においては、整流回路１３６によりシリアル信号から電源電圧が分離されて取り出され、また駆動側演算回路１３１によりシリアル信号から制御信号が電源電圧とは別に分離されて演算処理を施される。このようにして、本アクチュエータコントロールシステム１１の駆動側コントローラ１３に接続されたアクチュエータ１３０に対して、駆動電圧と駆動制御信号とが供給される。
【００２９】
図２−３に示すように、駆動側コントローラ１３におけるシリアル信号からの制御信号の分離は、電源電圧を取り出すための整流回路１３６の前流側で、動力線１９から分岐した回路においてなされる。すなわち、分岐されたシリアル信号は、抵抗１８Ｒで分圧されて電圧および電流が下げられた２つの信号として取り出され、比較回路１７を通してデジタル信号に復号されることによって、前記制御信号としての分離が実現される。
【００３０】
図示するように駆動側コントローラ１３には、駆動側演算回路１３１用の電源を生成する制御電源生成回路１３３が設けられる。整流回路１３６によって分離された電源電圧が分岐されて、制御電源生成回路１３３が設けられる。
【００３１】
なお、本発明アクチュエータコントロールシステム１１は、その駆動側コントローラ１３に、シリアル信号に係る制御信号の「１」と「０」を反転する演算回路（ロジック）を備えた構成とすることができる。つまりこの演算回路（ロジック）においては、本アクチュエータコントロールシステム１１に電源が投入された際の符号が検出され、接続された極性が判定されることによって、制御側コントローラ１２から伝送されるシリアル信号に係る制御信号の「１」と「０」を反転することができる。これにより、たとえ誤配線の場合であってもそれを解消することができる。
【００３２】
たとえばアクチュエータ１３０がモータの場合、駆動側コントローラ１３の駆動側演算回路１３１により始動時の信号状態を監視することによって、制御信号の極性を検出することができるため、モータ接続に際しては、極性を考慮せずにこれを行うことができる。
【００３３】
かかる演算回路（ロジック）の具体的な構成としては、ソフトウェアロジック、すなわちコンピュータプログラムを用いることができる。また、これが備えられたシーケンサー、その他適宜の形態をとることができる。
【００３４】
また、本発明アクチュエータコントロールシステム１１は、個々のアクチュエータ１３０における固有の設定と、かかる固有の設定に適合するシリアル信号中のＩＤ信号とが一致した場合にのみ、制御側コントローラ１２からの指令（制御）を実行するという演算回路（ロジック）を、駆動側コントローラ１３に備えた構成とすることができる。
【００３５】
シリアル信号には、モータ等アクチュエータ１３０のＩＤ・回転方向・回転速度・回転量など、アクチュエータ１３０が回転その他駆動するために必要な信号が入っている。たとえばモータの場合には、それぞれＤＩＰスイッチによる設定もしくは自身が記憶したＩＤ番号がある。ＩＤに基づく制御実行判断の演算回路（ロジック）を備える構成により、本アクチュエータコントロールシステム１１においては、シリアル信号（制御信号）中の指令のＩＤがアクチュエータ１３０側のＩＤ等と一致した場合のみ、当該演算回路（ロジック）によって指令実行が判断されて、指令が実行される。すなわちこれによって、本発明システムの目的であるところの指令（制御）と電力（電源電圧）を複合させ、それらを駆動側コントローラ１３において分離し、各アクチュエータ１３０を駆動せしめる指令としての解釈が実現し、最終的にアクチュエータ１３０を動作させることが可能となる。なお、図２−１に示す例では、ロータリースイッチ等のＩＤ設定手段１３２を駆動側演算回路１３１に設けている。
【００３６】
かかる演算回路（ロジック）の具体的な構成としては、ソフトウェアロジック、すなわちコンピュータプログラムを用いることができる。また、これが備えられたシーケンサー、その他適宜の形態をとることができる。
【００３７】
さて、図２−１、２−２、２−３にて示した本発明アクチュエータコントロールシステム１１の構成例では、図中に電流値などの具体的数値やグラフの例を記載しているが、本発明はこれらに限定されない。以下、具体的数値例等を用いて、本発明を再度説明する。
【００３８】
本システム１１に供給される電源は、直流の２４Ｖと仮定する。これは、制御側コントローラ１２内においてその極性を反転可能な極性反転回路１２５、たとえばＨブリッジに接続される。極性反転回路１２５においては、その上位に設けられるマイクロプロセッサ等の制御側演算回路１２１により生成され供給されたシリアル信号（図の例では、０〜＋５Ｖ）の電流の極性が、制御側演算回路１２１からの指令（制御）により、反転される。つまり極性反転回路１２５を用いることにより、入力されたシリアル信号に基づいて、電源電圧の正負の周期的な反転がなされ、必要な制御信号を生成することができる。すなわち、本アクチュエータコントロールシステム１１の制御側コントローラ１２からは、電力的に増幅されたシリアル信号が発生することとなる（±２４Ｖの信号となる）。
【００３９】
駆動側コントローラ１３は、そのシリアル信号を受信する際に極性が反転しても電流が自身の回路中に正しい方向で流れるように整流するダイオードブリッジ等の整流回路１３６を備えている。そして、そこから取り出される電流をアクチュエータ１３０動作用の電力として用いる。図の例では、＋２４Ｖに整流された電源電圧（電力）となっている。
【００４０】
一方、アクチュエータ１３０動作用の制御信号は次のように取り出される。整流回路１３６の前流側において動力線１９からシリアル信号が分岐され、シリアル信号を抵抗５８Ｒにて分圧して電圧と電流が下げられた信号を２つ取り出す。図の例では、０〜＋５Ｖの信号が２つ取り出されている。さらにこれらの信号を、比較回路１７を通すことによってデジタル信号すなわち制御信号に復号し、これをアクチュエータ１３０の動作制御に用いる。
【００４１】
図の例では、２つの信号は０〜＋５Ｖの制御信号（受信信号）に復号されて、駆動側演算回路１３１へと送られている。制御電源生成回路１３３が駆動側演算回路１３１用の電源を供給する。図の例では、ＤＣ５Ｖが供給されている。そして駆動側演算回路１３１から、アクチュエータ駆動回路１３９を介して、アクチュエータ１３０へと駆動電源および制御信号が伝えられる。
【００４２】
なお、誤配線を解消するための演算回路（ロジック）、および各アクチュエータ１３０固有のＩＤ等とシリアル信号（制御信号）中に含まれる対応するＩＤとの一致に基づく指令実行判断の演算回路（ロジック）については、上述したとおりである。
【００４３】
図３−１は、図２−１のアクチュエータコントロールシステムにおけるアクチュエータ情報伝達機能を示す、制御側コントローラのブロック図である。また、
図３−２は同じく、駆動側コントローラのブロック図である。これらに図示するように駆動側コントローラ１３には、受けたアクチュエータ１３０の駆動状態や位置に係る信号を、動力線１９を介して制御側コントローラ１２に伝送可能な負荷信号とするための負荷信号発生用抵抗１３７が設けられ、一方制御側コントローラ１２には、当該負荷信号を検出するための負荷信号検出回路１２８が制御側演算回路１２１に接続して設けられている構成とすることができる。
【００４４】
これらの図において各コントローラ１２、１３は上述のように構成されるため、モータ等アクチュエータ１３０の駆動状態や位置に係る信号は、たとえば付設されたエンコーダ等の検出器やリミットスイッチを介して駆動側コントローラ１３に送られ、駆動側演算回路１３１に入る。そして、このことに基づき、負荷信号発生用抵抗１３７において負荷信号が発生し、負荷信号は、動力線１９を介して制御側コントローラ１２に伝送される。そして、制御側コントローラ１２中に設けられた負荷信号検出回路１２８によって、制御側コントローラ１２において当該負荷信号が検出される。負荷信号は電流信号として伝送することができる。
【００４５】
ここで、負荷信号発生用抵抗１３７としては、モータ等アクチュエータ１３の負荷や、専用負荷抵抗を用いることができ、その消費電流によって、モータ等アクチュエータ１３の状態、位置信号を制御側コントローラ１２に対して伝送することができる。また、負荷信号検出回路１２８としては、具体的には電流センサを用いることができる。
【００４６】
駆動側コントローラ１３においては、制御側コントローラ１２からデータ送信要求指令を受けた後、制御側コントローラ１２からのシリアル信号における電源電圧の極性変化に同期して負荷信号発生用抵抗１３７に電流が断続的に流される。これによって制御側コントローラ１２に流れる電流を変化させ、制御側コントローラ１２はこの電流変化を検出してビットが「０」か「１」かを判断する。これにより、アクチュエータ１３０が出した信号（駆動状態や位置に係る信号）が復元される。
【００４７】
さて、図３−１、３−２にて示した本発明アクチュエータコントロールシステム１１のブロック図では、図中に電流値などの具体的数値やグラフの例を記載しているが、本発明はこれらに限定されない。以下、具体的数値例等を用いて、本発明を再度説明する。
【００４８】
まず、制御側コントローラ１２には、動力線１９に流れる電流を監視可能な回路であるところの負荷信号検出回路１２８が備えられている。アクチュエータ側コントローラ１３が制御側コントローラ１２からデータ送信要求指令を受けると、アクチュエータ側コントローラ１３は、制御側コントローラ１２が定期的に電源の極性を変えてくることに同期して、備えられた負荷信号発生用抵抗１３７に電流を断続的に流す。図の例では、制御側コントローラ１２による同期用信号は、もともと＋５Ｖであったものが直流２４Ｖの給電と極性反転回路１２５によって±２４Ｖとなって、アクチュエータ側コントローラ１３に送られる。アクチュエータ側コントローラ１３では、負荷信号発生用抵抗１３７にはＤＣ２４Ｖが断続的に流される。
【００４９】
これによって、制御側コントローラ１２に流れる電流に変化が生じる。制御側コントローラ１２の負荷信号検出回路１２８はこの電流変化を検出し、ビットが「０」か「１」かを判断することによって、アクチュエータ側コントローラ１３が出した信号を復元することができる。図の例では、アクチュエータ側コントローラ１３で生成した＋５Ｖの「１０１１０１０１」の信号が、制御側コントローラ１２において、「１０１１０１０１」の信号として検出、受信されている。このようにして、アクチュエータ１３０は情報を制御側コントローラ１２へ伝えることが可能となる。すなわち、アクチュエータ１３０で起こり得るトラブルや自身の回転角度等の情報を指令側へ伝えることができる。
【００５０】
図２−１等において本発明のアクチュエータコントロールシステム１１は特に、駆動側コントローラ１３は制御側コントローラ１２一基に対して二以上が接続され、動力線１９は一対二本であり、アクチュエータ１３０がモータである構成、すなわちモータコントロールシステムとして用いるものとすることができる。本発明においては制御側コントローラ１２は一台あれば足りる。この一台の制御側コントローラ１２にアクチュエータシステムを構成するモータの台数分の駆動側コントローラ１３を設け、モータコントロールシステムとする構成である。
【００５１】
アクチュエータコントロールシステム１１を組むための動力線１９は、最低一対二本のみを設けるだけでよい。二本の動力線１９がシステムの基幹となり、ここから分岐して、必要なモータ等アクチュエータ１３０およびそれに係る駆動側コントローラ１３を接続することができる。したがって、多数の、あるいは多様な形式のモータ等アクチュエータ１３０を必要なだけ接続して、効果的に多軸制御することができる。
【００５２】
図２−１に示すように、上述したいずれかのアクチュエータコントロールシステム１と、アクチュエータコントロールシステム１を構成する駆動側コントローラ１３、１３Ｂ、１３Ｃ、・・・に接続されたアクチュエータ１３０、１３０、１３０Ｂ、１３０Ｃ、・・・とから、本発明のアクチュエータシステム１１０が構成される。なお図において、駆動側コントローラ１３のみはその内部構成を示すが、他は省略する。
【００５３】
図において、アクチュエータ１３０としてモータを用いると、本システムはモータシステムとなる。この場合、それぞれのモータにエンコーダ等を一体に付設したり、さらにリミットスイッチ等を付設することは、適宜可能である。接続されるモータも、サーボモータ、ステッピングモータ、ＤＣモータ、その他形式を特に限定せず、さらには本システム内部においてそれらの形式を混在させて接続し、駆動することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のアクチュエータコントロールシステムおよびアクチュエータシステムは上述のように構成されて、モータ等アクチュエータへの給電と制御信号伝送をそれぞれ別のラインにより行う必要がなくなるため、設置配線量の大幅軽減、配線重量の軽減、配線作業の容易化を実現できる。また、配線構成の簡素化、誤配線の防止にも効果が大きい。さらに、配線工数削減により、コストを低減することができる。
【００５５】
特に、最低２本の配線のみによって多数のモータ等アクチュエータの多軸の制御が可能ともなるため、アクチュエータシステム自体の軽量化も実現でき、コスト削減効果も大きい。また、制御側コントローラはシリアル信号発生装置に近接してもしくは一体に、駆動側コントローラはモータ等アクチュエータに近接してもしくは一体に、それぞれ設けられることにより、保守管理上も作業性、効率に優れている。
【００５６】
したがって、自動車製造、ＦＡ、玩具製造、各種研究開発機器・装置製造、教育関連機器・装置などを始めとして、アクチュエータシステムによる多数モータ等アクチュエータの制御、多軸制御が有効である各種関連産業分野において画期的な技術を提供することとなり、産業上利用価値が高い発明である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１１…アクチュエータコントロールシステム
２、１２…制御側コントローラ
２１、１２１…制御側演算回路
２５、１２５…極性反転回路
１２８…負荷信号検出回路
３、１３、１３Ｂ、１３Ｃ…駆動側コントローラ（アクチュエータ側コントローラ）
３１、１３１…駆動側演算回路
３６、１３６…整流回路
１８Ｒ…抵抗
１７…比較回路
１３２、１３２Ｂ、１３２Ｃ…ＩＤ設定手段（ロータリースイッチ等）
１３９…アクチュエータ駆動回路
１３３…制御電源生成回路
１３７…負荷信号発生用抵抗
３０、１３０、１３０Ｂ、１３０Ｃ、・・・アクチュエータ
１４０、１４０Ｂ、１４０Ｃ…センサ
９、１９…動力線
１０、１１０…アクチュエータシステム
Ｐ、１Ｐ…電力供給手段
【００５８】
９９…動力線
２００…シリアル信号発生装置
２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ…モータコントローラ
３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ…モータ
３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ…エンコーダ
４００…直流電源
９００Ａ、９００Ｂ、９００Ｃ、９３０Ａ、９３０Ｂ、９３０Ｃ…配線
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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