(57)【要約】【課題】電源モジュールにおいて通信の分岐を行い、モータ制御は全て数値制御装置で行うことで、モータの同期制御に制限を持たせることなく、かつ、コスト低減が可能なシリアルサーボバスを提供する。【解決手段】シリアルバス（基幹）２からシリアルバス（支線）９，９’を分岐する機能を電源モジュール３，３’に組み込み、シリアルバス（支線）９，９’でやり取りされるデータは、その支線に接続されるサーボモジュール４−１，４−２，４’−１，４’−２に対する指令値と、それらのサーボモジュール４−１，４−２，４’−１，４’−２からのフィードバックに限定され、シリアルバス（基幹）２と比較してシリアルバス（支線）９，９’でやり取りされる通信量を少なくし、より低速で低コストな通信路を用いて、シリアルバス（支線））９，９’を実現することが可能なシリアルバスである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボアンプが、サーボモータに送る駆動電流を生成する１台または複数台のサーボモジュールと、商用ＡＣ電源から前記１台または複数台のサーボモジュールに供給するＤＣ電源を生成する電源モジュールとで構成され、数値制御装置に１台または複数の前記サーボアンプが接続されたサーボモータ制御システムにおいて、
前記数値制御装置と前記１台または複数のサーボアンプに備わった各電源モジュールが、デイジーチェーン状の第一のシリアルバスに接続され、
前記各電源モジュールと該各電源モジュールがＤＣ電源を供給している前記１台または複数台のサーボモジュールは、前記第一のシリアルバスとは別のデイジーチェーン状の第二のシリアルバスで接続され、
前記数値制御装置は、個々のサーボモジュールに対する指令値を前記第一のシリアルバスを経由して、指令先のサーボモジュールが接続されている電源モジュールに送信し、該電源モジュールは、前記指令値を前記第二のシリアルバス経由で指令先のサーボモジュールに対して送信し、
個々のサーボモジュールから前記数値制御装置に対するフィードバックは、前記サーボモジュールから前記第二のシリアルバス経由で電源モジュールに送信され、該電源モジュールは前記フィードバックを前記第一のシリアルバス経由で前記数値制御装置に送信することを特徴とするサーボモータ制御システム。
【請求項２】
前記第二のシリアルバスは、前記電源モジュールから前記１台または複数台のサーボモジュールに供給されるＤＣ電源を供給するハーネスと一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ制御システム。
【請求項３】
前記第二のシリアルバスは、前記電源モジュールと前記１台または複数台のサーボモジュール間の通信に更に使用されることを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械や産業機械やロボットを制御する数値制御装置とサーボモータを駆動するサーボアンプとの間を接続するシリアルサーボバスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械において数値制御装置（ＣＮＣ）と複数のサーボアンプ間の接続方法として、ＣＮＣとサーボアンプをデイジーチェーン状のシリアルバスで接続する方法（特許文献１）や、複数のサーボアンプの制御を行うモータ制御部をＣＮＣとは別に用意し、モータ制御部とＣＮＣをデイジーチェーン状のシリアルバスで接続する方法（特許文献２）などが提案されている。
【０００３】
特許文献１の方法では、ＣＮＣが全てのサーボアンプと通信するための帯域がシリアルバスに要求される。全てのサーボアンプはそのシリアルバスに接続されるため、サーボアンプは全てのサーボアンプが通信するだけの帯域を持った高速な通信インタフェースを必要とする。
【０００４】
これに対して特許文献２の方法では、ＣＮＣとモータ制御部の間のシリアルバスは、特許文献１と同様に、全てのサーボアンプを制御するためのデータを通信する帯域が要求されるが、各モータ制御部とサーボアンプの間の通信は、各モータ制御部が制御するアンプに対する通信に必要な帯域のみが要求される。そのため、特許文献１の方法に比べてサーボアンプが持つ通信インタフェースを低速なものとすることが出来るため、コスト低減につながるというメリットがある。
【０００５】
しかし特許文献２の方法には、複数のモータ制御部をまたぐ同期制御が困難であるという問題がある。特許文献２の方法では、ＣＮＣはモータ制御部に対して各モータに対する位置指令の情報を送信し、モータ制御部では位置指令に基づいて、より細かな制御である電流制御の情報をサーボアンプに送信する。そしてサーボアンプは電流制御の情報を元にモータの制御を行う。
【０００６】
このように、電流制御の情報はモータ制御部とサーボアンプの間でのみやり取りされるため、モータ制御部は、他のモータ制御部に接続されるサーボアンプの電流制御の情報を参照することが出来ない。モータの同期制御を行う際には、同期制御を行うモータの電流制御の情報が必要となるため、モータ制御部をまたぐ同期制御が困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−６９００４号公報
【特許文献２】特許第３８９２７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のサーボモータ制御システムの一例として、ＣＮＣとサーボモジュールが直接シリアルバスによってデイジーチェーン状に接続される、図８に示されるシステムがある。図８に示されるシステムにおいて、工作機械や産業機械やロボットを制御する数値制御装置５０は、サーボモータ５４を駆動するサーボモジュール５２、サーボモータ５５を駆動するサーボモジュール５３とシリアルバス５８を介して各種データの送受信を行う。電源モジュール５１と、電源モジュール５１からＤＣ電源の供給を受ける複数のサーボモジュール５２，５３は、シリアルバス５８の他に、ＤＣ電源を供給するハーネス（ＤＣ電源５６）、およびモジュール間通信５７のためのデイジーチェーン状の通信線によって接続される。
【０００９】
上記システムでは、シリアルバス５８に接続されるサーボモジュール５２，５３への指令値およびサーボモジュール５２，５３からのフィードバックが全て１本のシリアルバス５８上でやり取りされるため、サーボモジュール間のシリアルバス５８の通信速度を高速にする必要がある。また電源モジュール５１がシリアルバス５８で接続されていないため、モジュール間通信５７とシリアルバス５８を統合することは不可能である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、電源モジュールにおいて通信の分岐を行い、モータ制御は全て数値制御装置で行うことで、モータの同期制御に制限を持たせることなく、かつ、コスト低減が可能なシリアルサーボバスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の請求項１に係る発明は、サーボアンプが、サーボモータに送る駆動電流を生成する１台または複数台のサーボモジュールと、商用ＡＣ電源から前記１台または複数台のサーボモジュールに供給するＤＣ電源を生成する電源モジュールとで構成され、数値制御装置に１台または複数の前記サーボアンプが接続されたサーボモータ制御システムにおいて、前記数値制御装置と前記１台または複数のサーボアンプに備わった各電源モジュールが、デイジーチェーン状の第一のシリアルバスに接続され、前記各電源モジュールと該各電源モジュールがＤＣ電源を供給している前記１台または複数台のサーボモジュールは、前記第一のシリアルバスとは別のデイジーチェーン状の第二のシリアルバスで接続され、前記数値制御装置は、個々のサーボモジュールに対する指令値を前記第一のシリアルバスを経由して、指令先のサーボモジュールが接続されている電源モジュールに送信し、該電源モジュールは、前記指令値を前記第二のシリアルバス経由で指令先のサーボモジュールに対して送信し、個々のサーボモジュールから前記数値制御装置に対するフィードバックは、前記サーボモジュールから前記第二のシリアルバス経由で電源モジュールに送信され、該電源モジュールは前記フィードバックを前記第一のシリアルバス経由で前記数値制御装置に送信することを特徴とするサーボモータ制御システムである。  
第一のシリアルバスは発明を実施するための形態においてシリアルバス（幹線）が対応する。第二のシリアルバスは実施するための形態においてシリアルバス（支線）が対応する。  
請求項１に係る発明によれば、トラフィックが多い数値制御装置の接続される第一のシリアルバスは高速な通信とするが、トラフィックがそれ程でもないサーボモジュール間の通信は第一のシリアルバスより低速な通信にすることで、サーボモジュール間のシリアルバスのコストを低減できる。また、数値制御装置とサーボモジュールとの通信が低速な通信だった場合と比較して数値制御装置に接続されるシリアルバスの本数を削減できる可能性がある。
【００１２】
請求項２に係る発明は、前記第二のシリアルバスは、前記電源モジュールから前記１台または複数台のサーボモジュールに供給されるＤＣ電源を供給するハーネスと一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ制御システムである。ＤＣ電源を供給するハーネスと一体に設けることで省配線である。
【００１３】
請求項３に係る発明は、前記第二のシリアルバスは、前記電源モジュールと前記１台または複数台のサーボモジュール間の通信に更に使用されることを特徴とする請求項１に記載のサーボモータ制御システムである。第二のシリアルバスを前記電源モジュールと前記１台または複数台のサーボモジュール間の通信にも用いることで省配線である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、電源モジュールにおいて通信の分岐を行い、モータ制御は全て数値制御装置で行うことで、モータの同期制御に制限を持たせることなく、かつ、コスト低減が可能なシリアルサーボバスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１を示す図である。
【図２】数値制御装置からシリアルバス（基幹）に送信されるデータの例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１，２で用いられる電源モジュール内部回路を示す図である（上流から下流へのデータの流れの場合）。
【図４】本発明の実施形態１，２で用いられる他の電源モジュール内部回路を示す図である（下流から上流へのデータの流れの場合）。
【図５】本発明の実施形態２を示す図である。
【図６】本発明の実施形態３を示す図である。
【図７】本発明の実施形態３で用いられる他の電源モジュール内部回路を示す図である。
【図８】従来のシリアルサーボバスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。本発明に係るサーボモータ制御システムは、工作機械、産業機械、あるいはロボットの制御システムとして用いることができる。以下の実施形態の説明では工作機械の制御システムの例として説明する。
【００１７】
＜実施形態１＞  
図１は本発明の実施形態１を示す図である。本発明の実施形態１のサーボモータ制御システムは、工作機械（図示せず）を制御する数値制御装置１と、数値制御装置１からの指令値をうけてサーボモータを駆動し、またサーボモータからのフィードバックを数値制御装置１に返す複数のサーボアンプから構成される。
【００１８】
ここで、図１においてサーボアンプは、商用のＡＣ電源（ＡＣ２００Ｖ）からＤＣ電源を生成するコンバータである電源モジュール３と、このＤＣ電源の供給を受けてサーボモータ５，６を駆動するサーボモジュール４−１，４−２を含むグループとして構成される。
【００１９】
数値制御装置１と複数の電源モジュール３，３’は、シリアルバス（基幹）２によってデイジーチェーン状に接続される。電源モジュール３とその電源モジュール３からＤＣ電源の供給を受ける複数のサーボモジュール４−１，４−２は、シリアルバス（支線）９によってデイジーチェーン状に接続される。また、電源モジュール３とその電源モジュール３からＤＣ電源の供給を受ける複数のサーボモジュール４−１，４−２は、シリアルバス（支線）９の他に、ＤＣ電源を供給するハーネス（ＤＣ電源供給線７）、およびモジュール間通信のためのデイジーチェーン状の通信線（モジュール間通信線８）によって接続される。
【００２０】
電源モジュール３’とその電源モジュール３’からＤＣ電源の供給を受ける複数のサーボモジュール４’−１，４’−２は、シリアルバス（支線）（図示せず）によってデイジーチェーン状に接続される。また、電源モジュール３’とその電源モジュール３’からＤＣ電源の供給を受ける複数のサーボモジュール４’−１，４’−２は、シリアルバス（支線）９’の他に、ＤＣ電源を供給するハーネス（図示せず）、およびモジュール間通信のためのデイジーチェーン状の通信線（図示せず）によって接続される。
【００２１】
数値制御装置１は、個々のサーボモジュール４−１，４−２，４’−１，４’−２に対する指令値を、シリアルバス（基幹）２を経由して指令先のサーボモジュールが接続されている電源モジュールに送信し、電源モジュールは、前記指令値をシリアルバス（支線）９，９’経由で指令先のサーボモジュールに対して送信する。逆に、個々のサーボモジュール４−１，４−２，４’−１，４’−２から数値制御装置１に対するフィードバック情報は、サーボモジュール４−１，４−２，４’−１，４’−２からシリアルバス（支線）９，９’経由で電源モジュール３，３’に送信され、電源モジュール３，３’はそれをシリアルバス（基幹）２経由で数値制御装置１に送信する。
【００２２】
上記のように、シリアルバス（支線）９，９’をシリアルバス（基幹）２から分岐させることで、シリアルバス（支線）９，９’でやり取りされるデータは、その支線に接続されるサーボモジュールに対する指令値と、それらのサーボモジュールからのフィードバックに限定される。そのため、シリアルバス（基幹）２と比較してシリアルバス（支線）９，９’でやり取りされる通信量は少なくなるため、より低速で低コストな通信路を用いて、シリアルバス（支線）９，９’を実現することが可能になり、システム全体としてコスト低減につながる。また、シリアルバス（基幹）２からシリアルバス（支線）９，９’を分岐する機能を電源モジュール３，３’に組み込むことで、上記の分岐機能を実現する装置を別途用意する場合と比べて、低コストかつ省スペースでシステムを実現することが可能となる。
【００２３】
図２は数値制御装置からシリアルバス（基幹）に送信されるデータの例を示す図である。符号Ｄ１は基幹側シリアルバス上のデータ、符号ＤＧ１はグループＧ１向けの支線側シリアルバス上のデータ、符号ＤＧ２はグループＧ２向けの支線側シリアルバス上のデータを示す。シリアルバス（基幹）２とシリアルバス（支線）９，９’におけるデータ転送の時間的なイメージを表す。電源モジュール３および、サーボモジュール４−１，４−２にて構成されるグループＧ１のサーボアンプに対して数値制御装置１から送信されるデータは、高速なシリアルバス（基幹）２を介して送信される。符号Ｄ０は基幹側シリアルバス上のデータ、符号ＤＧ１はグループＧ１向けの支線側シリアルバス上のデータ、符号ＤＧ２は支線側シリアルバス上のデータをそれぞれ示す。データＤ０はデータＤＧ１とデータＤＧ２を含む。
【００２４】
Ｄ３は電源モジュール３向けのデータ、Ｄ４−１はサーボモジュール４−１向けのデータ、Ｄ４−２はサーボモジュール４−２向けのデータである。
【００２５】
電源モジュール３’および、サーボモジュール４’−１，４’−２にて構成されるグループＧ２のサーボアンプに対して、数値制御装置１から送信されるデータも同様に、高速なシリアルバス（基幹）２により送信される。Ｄ３’は電源モジュール３向けのデータ、Ｄ４’−１はサーボモジュール４’−１向けのデータ、Ｄ４’−２はサーボモジュール４’−２向けのデータである。
【００２６】
ここで、シリアルバス（支線）９，９’は、シリアルバス（基幹）２と比較して通信対象の数が少ないため、よりビットレートの低い通信を選択可能である。
【００２７】
次に、電源モジュールを説明する。図３，図４は本発明の実施形態１で用いられる電源モジュール内部回路を示す図である。図１の電源モジュール３，３’を電源モジュール３０として説明する。電源モジュール３０は上流側基幹通信回路３１、下流側基幹通信回路３２、支線側通信制御回路３３、モジュール間通信回路３４を備えている。
【００２８】
まず、シリアルバス（基幹）２側の上流に存在する他の電源モジュールまたは数値制御装置３５から各サーボアンプへの送信データ（データＡ）がシリアルバス（基幹）２を経由して送信される。送信されたデータＡは、基幹側シリアルバス（上流）３６を介して一旦、電源モジュール３０内の上流側基幹通信回路３１に取り込まれた後、そのまま下流側基幹通信回路３２を経由して基幹側シリアルバス（下流）３７に送信される。
【００２９】
一方、上流側基幹通信回路３１は、取り込んだ数値制御装置１からのデータＡのうち、当該電源モジュール３０に接続されているシリアルバス（支線）３８に接続されているサーボモジュール向けのデータ（データＢ）があれば、上流側基幹通信回路３１は、支線側通信制御回路３３を経由して、該当のサーボモジュールに対して転送する。
【００３０】
当該電源モジュール３０の基幹側シリアルバス（下流）３７に接続された他の電源モジュール４０が数値制御装置１に対して送信されたデータ（データＣ）は、基幹側シリアルバス（下流）３７を経由して、当該電源モジュール３０の下流側基幹通信回路３２に入力される。
【００３１】
一方、支線側のシリアルバス（支線）３８に接続されたサーボモジュールは、数値制御装置１に対して送信するデータ（データＤ）を、電源モジュール３０内の支線側通信制御回路３３に送る。支線側通信制御回路３３は、更にそれを上流側基幹通信回路３１に送る。上流側基幹通信回路３１は、送られたデータＤとデータＣを、基幹側シリアルバス（上流）３６を経由して、数値制御装置１に送信する。
【００３２】
＜実施形態２＞
図５は本発明の実施形態２を示す図である。本発明の実施形態１のサーボモータ制御システムは、電源モジュール１０とサーボモジュール１１，１２を接続するシリアルバス（支線）が、電源モジュール１０からサーボモジュール１１，１２に供給されるＤＣ電源を供給するハーネス１３，１４と一体に作られており（符号１７参照）、その他の構成は実施形態１に記載のサーボモータ制御システムと同様である。ＤＣ電源のハーネス１３，１４とシリアルバス（支線）を一体にすることにより、電源モジュール１０とサーボモジュール１１間の省配線、及びサーボモジュール１１とサーボモジュール１２の間の省配線を実現する。なお、電源モジュール１０の内部構成は、図３，図４を用いて説明したものと同様である。
【００３３】
＜実施形態３＞
図６は本発明の実施形態３を示す図である。本発明の実施形態３に係るサーボモータ制御システムは、電源モジュール２０と、サーボモータ２３を駆動するサーボモジュール２１，サーボモータ２４を駆動するサーボモジュール２２を接続するシリアルバス（支線）２６をモジュール間通信にも使用し、その他の構成は実施形態１の説明のサーボモータ制御システムと同様である。電源モジュール２０からサーボモジュール２１、サーボモジュール２２にＤＣ電源２５が供給される。シリアルバス（支線）２６によってモジュール間通信を行うことで、モジュール間通信のための通信線を削減し、電源モジュール２０とサーボモジュール２１間の省配線、及びサーボモジュール２１，２２間の省配線を実現する。
【００３４】
図７は本発明の実施形態３で用いられる他の電源モジュール内部回路を示す図である。実施形態３のサーボモータ制御システムにおいて、モジュール間通信回路３４は、をシリアルバス（支線）３８を経由して接続されているサーボモジュールとモジュール間通信データ４１の通信を行う。すなわち、モジュール間通信回路３４が電源モジュール２０またはサーボモジュール２１，２２に対して送信するデータを、支線側通信制御回路３３およびシリアルバス（支線）３８を経由して電源モジュールまたはサーボモジュールに送信する。また、電源モジュール２０またはサーボモジュール２１，２２がモジュール間通信回路３４に対して送信したデータは、シリアルバス（支線）３８、支線側通信制御回路３３を経由して、モジュール間通信回路３４に届く。
【符号の説明】
【００３５】
１  数値制御装置
２  シリアルバス（基幹）
３，３’  電源モジュール
４−１，４−２，４’−１，４’−２  サーボモジュール
５  サーボモータ
６  サーボモータ
７，７’  ＤＣ電源供給線
８  モジュール間通信線
９  シリアルバス（支線）
１０  電源モジュール
１１，１２  サーボモジュール
１３  ハーネス
１４  ハーネス
１５  サーボモータ
１６  サーボモータ
１７  ＤＣ電源
１８  シリアルバス（支線）
１９  モジュール間通信
２０  電源モジュール
２１  サーボモジュール
２２  サーボモジュール
２３  サーボモータ
２４  サーボモータ
２５  ＤＣ電源
２６  シリアルバス（支線）
３０  電源モジュール
３１  上流側基幹通信回路
３２  下流側基幹通信回路
３３  支線側通信制御回路
３４  モジュール間通信回路
３５  他の電源モジュールまたは制御回路
３６  基幹側シリアルバス（上流）
３７  基幹側シリアルバス（下流）
３８  シリアルバス（支線）
３９  モジュール間通信
４０  他の電源モジュール
４１  モジュール間通信データ
５０  数値制御装置
５１  電源モジュール
５２  サーボモジュール
５３  サーボモジュール
５４  サーボモータ
５５  サーボモータ
５６  ＤＣ電源
５７  モジュール間通信
５８  シリアルバス
Ｄ０  基幹側シリアルバス上のデータ
ＤＧ１  支線側シリアルバス上のデータ
ＤＧ２  支線側シリアルバス上のデータ
Ｄ３  電源モジュール３向データ
Ｄ３’  電源モジュール３’向データ
Ｄ４−１  サーボモジュール４−１向データ
Ｄ４’−１  サーボモジュール４’−１向データ
Ｄ４−２  サーボモジュール４−２向データ
Ｄ４’−２  サーボモジュール４’−２向データ
Ｇ１  グループ１
Ｇ２  グループ２
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016036230.tif 000009
【図８】
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