(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信用インターフェース回路（７）と前記通信用インターフェース回路（７）用の上位側通信コネクタ（８）を有する１台の上位コントローラ（１）と、
バスドライバ（１８ａ、１８ｂ、・・・、１８ｎ）、アドレス／データ・バス（１４ａ、１４ｂ、・・・、１４ｎ）、サーボ制御用ＣＰＵ（１５ａ、１５ｂ、・・・、１５ｎ）、パワ回路及び各種フィードバック回路（１６ａ、１６ｂ、・・・、１６ｎ）、下位装置間通信用上位側コネクタ（９１ａ、９１ｂ、・・・、９１ｎ）、下位装置間通信用下位側コネクタ（９２ａ、９２ｂ、・・・、９２ｎ）を備えた任意の数のサーボユニット（３ａ、３ｂ、・・・、３ｎ）と、
前段の前記サーボユニット（３ａ、３ｂ、・・・、３ｎ−１）の前記下位装置間通信用下位側コネクタ（９２ａ、９２ｂ、・・・、９２ｎ−１）と次段の前記サーボユニット（３ｂ、３ｃ、・・・、３ｎ）の前記下位装置間通信用上位側コネクタ（９１ｂ、９１ｃ、・・・、９１ｎ）を接続する下位装置間ケーブル（６）と、
前記サーボユニット（３ａ、３ｂ、・・・、３ｎ）に電源を供給する１台のコンバータユニット（２）と、
を備えた多軸アンプシステムの操作装置において、
前記コンバータユニット（２）は、通信用インターフェース回路（１１）、バスドライバ（１７）、前記通信用インターフェース回路（１１）と前記バスドライバ（１７）間にあってコンバータ制御と通信方式の変換を併用するＣＰＵ（１０）、上位〜下位装置間通信用下位側コネクタ（９）、前記下位装置間通信ケーブル（６）接続用の下位装置間通信用下位側コネクタ（９２）を備えており、
前記コンバータユニット（２）の前記バスドライバ（１７）と前記各サーボユニット（３ａ、３ｂ、・・・、３ｎ）の前記バスドライバ（１８ａ、１８ｂ、・・・、１８ｎ）が前記下位装置間通信ケーブル（６）により電気的に接続されており、
前記上位コントローラ（１）の前記通信用インターフェース回路（７）と前記コンバータユニット（２）の前記通信用インターフェース回路（１１）が、前記上位コントローラ（１）に設けた前記上位側通信コネクタ（８）と前記コンバータユニット（２）に設けた前記上位〜下位装置間通信用下位側コネクタ（９）の間で上位〜下位装置間通信ケーブル（５）により、電気的に接続されることを特徴とする多軸アンプシステムの操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はコントローラとサーボシステム間において、１対多数の通信経路を構成する場合の簡素化・省配線化を実現できる多軸アンプシステムの操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、任意の数のサーボユニットに対して上位コントローラから通信ケーブルで接続する手段を採っている。図４は、従来例の回路構成の概念を示したブロック図である。図５はそれぞれ指令信号とフィードバック（以下、「ＦＢ」と記す）信号の伝達経路を示す図で、図５（ａ）は指令信号、図５（ｂ）ＦＢ信号の経路図である。図４に示す通り、従来例の構成では、予め「番号」を割り当てられたサーボユニットに対して上位コントローラと１対Ｎで通信するための通信ケーブル４を外部に設置する。システムの上位にあたるコントローラ１から、通信ケーブル４を介して、３ａ、・・・、３ｎのサーボユニットに対して動作の指令信号を与え、それらのサーボユニットは、この指令信号に従い図示しないモータを制御し、各モータは例えばロボットの各軸の位置決めを行う。また、サーボユニット３ａ、・・・、３ｎ及びモータの状況は通信ケーブル４を介して上位コントローラ１に情報伝達（ＦＢ）される。ところでコンバータユニット２は、サーボユニット３ａ、・・・、３ｎに対して電源を供給する役目を持っており、内部にコンバータの制御等を行うＣＰＵ１０が搭載されている。サーボユニット３ａ、・・・、３ｎの内部は、通信用インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路、サーボ制御用ＣＰＵ１５ａ、・・・、１５ｎ、（ パワ回路＋各種ＦＢ用回路）１６ａ、・・・、１６ｎで構成されており、通信用Ｉ／Ｆ回路１１ａ、・・・、１１ｎは更にＩ／Ｆ用ＩＣ[ カスタムＩＣ（ＡＳＩＣ）やＣＰＵを含む]１２ａ、・・・、１２ｎとバッファ１３ａ、・・・、１３ｎで構成される（バッファは省略されることもある）。
【０００３】
次に、このシステムの操作について、図５（ａ）を使って上位コントローラからサーボユニットへの指令信号伝達経路を説明する。図５（ａ）において、上位コントローラ１からサーボユニット３ｂへ出力された指令信号は下記の経路をたどる。初めに、上位コントローラ１→上位側通信コネクタ８→通信ケーブル４ [→下位側通信コネクタ９ａ]→下位側通信コネクタ９ｂ→通信用Ｉ／Ｆ回路１１ｂ[サーボユニット３ｂのＩ／Ｆ用ＩＣ→バッファ] →アドレス／データ・バス （不図示） →サーボ制御用ＣＰＵ１５ｂ→パワ回路（＋各種ＦＢ用回路）１６ｂに到達し、所期の目的が達成される。
【０００４】
図５（ａ）において、通信用Ｉ／Ｆ回路１１ｂ、アドレス／データ・バス、サーボ制御用ＣＰＵ１５ｂ、パワ回路（＋各種ＦＢ用回路）１６ｂはサーボユニット３ｂ内部の回路要素を指す。サーボユニット３ｂ以外のサーボユニット３ａ、３ｃ、・・・、３ｎとコンバータユニット２は通信 （データ伝送）に関与しない。また、サーボ制御用ＣＰＵ１５ｂ〜パワ回路（＋各種ＦＢ用回路）１６ｂの指令伝達について補足すると、サーボ制御用ＣＰＵ１５ｂに伝達された指令信号３０はＣＰＵ（及びそのプログラム）で処理され、パワ回路のドライブ信号３０１ｂとしてパワ回路（＋各種ＦＢ用回路）１６ｂに渡される。なお、サーボ制御用ＣＰＵ１５ｂからアドレス／データバスを介し、ドライブ専用ＩＣ（不図示） からパワ回路にドライブ信号を渡す方式もあるが、詳細には触れない。
【０００５】
図５（ｂ）は図５（ａ）の逆方向のデータ伝送であって、サーボユニット３ｂから上位コントローラ１へのＦＢ信号の伝達経路を説明する。各種ＦＢ用回路１６ｂから出力されたＦＢ信号（３１１ｂ、３１ｂ）は下記の経路をたどる。先ず、各種ＦＢ用回路（＋パワ回路）１６ｂ→サーボ制御用ＣＰＵ１６ｂ→アドレス／データ・バス→通信用Ｉ／Ｆ回路１１ｂ[ バッファ→Ｉ／Ｆ用ＩＣ] →下位側通信コネクタ９ｂ→通信ケーブル４→上位側通信コネクタ８→上位コントローラ１で、アンサーバックが完結する。
【０００６】
それから参考例として、特開平１１−２９９２９１号公報がある。これは「電源ユニットから直流電力の供給を受けて作動するモータ駆動制御部のマルチドライブコントロールユニット、サーボアンプユニット及びインターフェースユニットのそれぞれに共通コネクタを設け、共通コネクタを用いて各ユニット間をローカルバスケーブルで配線し、任意のユニット間において所要の信号の送受をシリアル通信により可能とし、これにより各ユニットの配線の自由度を失うことなくユニット間の配線が簡素化され、コストも低減できる。」としている。即ちこの参考例はマルチドライブコントロールユニットによるユニット間の配線の簡素化であり、従って各ユニットが備える通信用インターフェース回路をシステム全体で只１個のみにした通信手段に基づき、通信経路の簡素化・省配線化を実現できる多軸アンプシステムの操作装置を実現する本発明とは、技術的範囲が異なると言える。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、構成するサーボユニットの台数は使用目的に応じて異なるため、ケーブルは設備で使用するサーボユニットの台数構成毎に特定する必要があり、標準化することはできない。また、ケーブル製作に於いても使用目的上単純な構成とはならないため、工数・コストがかかり、混乱も起きやすいという問題がある。更に、サーボユニット内部に搭載された通信Ｉ／Ｆ回路は既存の上位コントローラ側の特性に合わせる必要があるため、設備によっては下位に繋がる全てのサーボユニットについて通信Ｉ／Ｆ回路を変更する必要がある。そこで、本発明は通信経路を変更し、通信Ｉ／Ｆ部の構成を見直すことで、ケーブルの簡素化あるいは省配線化、変更される可能性のある回路の排除を行い、工数・コストの削減と無用な混乱を回避し、通信経路の簡素化・省配線化を実現することができる多軸アンプシステムの操作装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【議題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、通信用インターフェース回路と前記通信用インターフェース回路用の上位側通信コネクタを有する１台の上位コントローラと、バスドライバ、アドレス／データ・バス、サーボ制御用ＣＰＵ、パワ回路及び各種フィードバック回路、下位装置間通信用上位側コネクタ、下位装置間通信用下位側コネクタを備えた任意の数のサーボユニットと、前段の前記サーボユニットの前記下位装置間通信用下位側コネクタと次段の前記サーボユニットの前記下位装置間通信用上位側コネクタを接続する下位装置間ケーブルと、前記サーボユニットに電源を供給する１台のコンバータユニットと、を備えた多軸アンプシステムの操作装置において、前記コンバータユニットは、通信用インターフェース回路、バスドライバ、前記通信用インターフェース回路と前記バスドライバ間にあってコンバータ制御と通信方式の変換を併用するＣＰＵ、上位〜下位装置間通信用下位側コネクタ、前記下位装置間通信ケーブル接続用の下位装置間通信用下位側コネクタを備えており、前記コンバータユニットの前記バスドライバと前記各サーボユニットの前記バスドライバが前記下位装置間通信ケーブルにより電気的に接続されており、前記上位コントローラの前記通信用インターフェース回路と前記コンバータユニットの前記通信用インターフェース回路が、前記上位コントローラに設けた前記上位側通信コネクタと前記コンバータユニットに設けた前記上位〜下位装置間通信用下位側コネクタの間で上位〜下位装置間通信ケーブルにより、電気的に接続されることを特徴とする多軸アンプシステムの操作装置である。本発明によれば、サーボユニット内部に存在した複数の通信用Ｉ／Ｆ回路を１回路のみとし、これを従来例の通信手段に使用されていないコンバータユニットへ移設し、コンバータユニット内部のコンバータ制御用ＣＰＵを通信変換に併用して下位側に専用のデータ通信手段を設け、上位コントローラ〜サーボユニット間のデータ伝送は上位コントローラより一旦コンバータユニットに集約され、そこから専用の通信手段で各サーボユニットへ伝送される形態となり、伝送路の単純化と通信用Ｉ／Ｆ回路の節減を図ることができるという特段の効果を奏する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明の概念の回路構成を示したブロック図である。図２は信号伝達経路を示す図で、図２（ａ） は指令信号の伝達経路図、図２（ｂ）はＦＢ信号の伝達経路図である。図３は、図２（ａ）の指令信号の伝達経路の一部の詳細図である。図１に示す通り、本発明では上位コントローラ１〜コンバータユニット２間を１対Ｎで通信するための上位〜下位通信ケーブル５、下位装置間通信ケーブル６を外部に設置する。図１に於いて、システムの上位にあたる上位コントローラ１から、上位〜下位間通信ケーブル５を介し、コンバータユニット２に対して動作の指令を与える。コンバータユニット２は、コンバータ用ＣＰＵ１０を活用することで通信手段としての変換を行い、専用の通信方式にて下位装置間通信ケーブル６を介して、各サーボユニットに指令信号３０ａを伝送する。各サーボユニット３ａ、・・・、３ｎはコンバータユニット２より受けた指令信号に従い、各サーボユニット３ａ、・・・、３ｎが駆動するモータを駆動し、モータの駆動による多軸の位置決めを制御する。
【００１２】
また、サーボユニット及びモータの状況は専用の通信方式にて、下位装置間ケーブル６を通じてコンバータユニット２に集約され、そのコンバータユニットが内蔵するコンバータ用ＣＰＵ１０におけるデータ通信方式変換操作により上位側通信方式に変換され、上位〜下位装置間通信ケーブル５を介して上位コントローラ１に情報伝達される。コンバータユニット２には従来から各サーボユニット３ａ、・・・、３ｎに内蔵されていた通信用Ｉ／Ｆ回路１１とコンバータ用ＣＰＵ１０及びバスドライバ１７が内蔵され、各サーボユニット３ａ、・・・、３ｎへの電源供給と共に通信手段の中継の役目を持つ。さらに、各サーボユニット３ａ、・・・、３ｎの内部は、バスドライバ１８ａ、・・・、１８ｎ、サーボ制御用ＣＰＵ１５ａ、・・・、１５ｎ、パワ回路＋各種ＦＢ用回路１６ａ、・・・、１６ｎで構成されており、各サーボユニット３ａ、・・・、３ｎ毎に内蔵されていた通信用Ｉ／Ｆ回路は全て排除されている。
【００１３】
ここで、本発明におけるデータ伝送の経路を図２について順に述べる。図２（ａ） は、 上位コントローラ１からサーボユニット３ｂ への指令信号の伝達経路を説明する。初めに上位コントローラ１から出力された指令信号は、その通信用Ｉ／Ｆ回路１ａ →上位側通信コネクタ８→上位〜下位装置間通信ケーブル５→コネクタ９[コンバータユニット２へ入る] →通信用Ｉ／Ｆ回路１１→コンバータ用ＣＰＵ１０→バスドライバ１７→下位側通信コネクタ９２[ ここでコンバータユニット２を出る]→下位装置間通信ケーブル６→上位側通信コネクタ９１ａ →下位側通信コネクタ９２ｂ[サーボユニット３ａは関与しない・・・図３参照] →下位装置間ケーブル６→上位側通信コネクタ９１ｂ[サーボユニット３ｂへ入る] →バスドライバ１８ｂ→アドレス／データ・バス１４ｂ（不図示） →サーボ制御用ＣＰＵ１５ｂ→パワ回路＋各種ＦＢ回路１６ｂへ与えられ、ここでモータ駆動によるそのモータ軸の位置決め制御が行われる。
【００１４】
次に、図２（ｂ）により、 サーボユニット３ｂから上位コントローラ１へのＦＢ信号の伝達経路を説明する。パワ回路＋ 各種ＦＢ回路１６ｂからのＦＢ信号３１１ｂ→サーボ制御用ＣＰＵ１５ｂ（ＦＢ信号３１ｂ）→アドレスデータバス１４ｂ（不図示） →バスドライバ１８ｂ→上位側通信コネクタ９１ｂ[サーボユニット３ｂから出る] →下位装置間ケーブル６→下位側通信コネクタ９２ａ→上位側通信コネクタ９１ａ[サーボユニット３ａは関与しない・・・図３参照] →下位装置間ケーブル６→コネクタ９２[ コンバータユニット２へ入る]→バスドライバ１７→コンバータ用ＣＰＵ１０→通信用Ｉ／Ｆ回路１１→コネクタ９[コンバータユニット２を出る] →上位〜下位装置間通信ケーブル５→上位側通信コネクタ８[ 上位コントローラ１へ入る] →通信用Ｉ／Ｆ回路７の経路を経て、ＦＢ信号が上位コントローラ１へ導入され、以後のサーボユニット３ｂの振る舞いを制御する。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、特定の機器例えばコンバータユニットを通信の中継（通信方式の変換）として使用するように、従来例ではサーボユニットが各々内蔵していた通信用Ｉ／Ｆ回路を、コンバータユニットにだけ１つにまとめて設置することで、変更される可能性のある回路の排除、低コスト化と、上位の通信手段が変更になった場合の回路変更箇所の削減にもなるという、特段の効果を奏する。なお、コンバータユニットを境界として上位〜下位通信と下位間通信に切り分けることができ、上位〜下位間の通信ケーブルは唯１本のケーブルですませ（サーボユニットの台数に影響を受けない。ケーブルの簡素化）、また下位側通信コネクタを内部を介して繋がった上位側・下位側コネクタにそれぞれ分ければ、下位間通信ケーブルも１種類のケーブルで接続できる（サーボユニットの台数に影響を受けずケーブルが簡素化）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における回路構成の概念を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態での信号の経路を示し、（ａ）はその指令信号の伝達経路説明図（ｂ）はそのＦＢ信号の伝達経路説明図
【図３】図２（ａ）の指令信号の伝達経路の一部の詳細図
【図４】従来例の回路構成の概念を示すブロック図
【図５】従来例の信号の経路を示し、（ａ）はその指令信号の伝達経路説明図
（ｂ）はそのＦＢ信号の伝達経路説明図
【符号の説明】
１  上位コントローラ
２  コンバータユニット
３ａ、３ｂ 、・・・、３ｎ  サーボユニット
４  通信ケーブル （従来例）
５  上位〜下位装置間通信ケーブル （本発明）
６  下位装置間通信ケーブル （本発明）
７  通信用Ｉ／Ｆ回路（上位コントローラ内）
８  （上位〜下位装置間通信用）上位側コネクタ
９  上位〜下位装置間通信用下位側コネクタ （本発明）
９ａ、９ｂ、・・・、９ｎ   下位側通信コネクタ （従来例）
９１ａ、９１ｂ、・・・、９１ｎ  下位装置間通信用上位側コネクタ （本発明）
９２、９１ａ、９２ｂ、・・・、９２ｎ 下位装置間通信用下位側コネクタ （本発明）
１０  コンバータ用ＣＰＵ
１１  通信用Ｉ／Ｆ回路（本発明）
１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｎ  通信用Ｉ／Ｆ回路（従来例）
１２ Ｉ／Ｆ用ＩＣ（本発明）
１２ａ、１２ｂ、・・・、１２ｎ  Ｉ／Ｆ用ＩＣ（従来例）
１３  バッファ（本発明）
１３ａ、・・・、１３ｎ  バッファ（従来例）
１４ａ、１４ｂ、・・・、１４ｎ  アドレス／データ・バス
１５ａ、１５ｂ、・・・、１５ｎ  サーボ制御用ＣＰＵ
１６ａ、１６ｂ、・・・、１６ｎ パワ回路＋各種ＦＢ用回路
１７、１８ａ、１８ｂ、・・・、１８ｎ  バスドライバ（本発明）
２０、２０ａ、２０ｂ、・・・、２０ｎ  電源コネクタ
２１  電源ケーブル
３０、３０ａ、３０ｂ、・・・、３０ｎ  指令データ
３０１ａ、３０１ｂ、・・・、３０１ｎ  ドライブ信号
３１、３１ａ、３１ｂ、・・・、３１ｎ  ＦＢデータ
３１１ａ、３１１ｂ、・・・、３１１ｎ   ＦＢ信号
【図１】
0003750720.tif 000002
【図２】
0003750720.tif 000003
【図３】
0003750720.tif 000004
【図４】
0003750720.tif 000005
【図５】
0003750720.tif 000006