【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業機器特にロボットの位置検出器として使用されるエンコーダシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットにおいては、複数の軸の位置をそれぞれエンコーダで検出してコントローラに入力し、位置指令に対して正確にロボットが動作するように位置制御を行っている。したがって、複数のエンコーダの出力がコントローラに入力されることになる。
従来においては、例えば特公平６−１９６６０号公報（特許文献１）に記載されているように、複数のエンコーダから、上位コントローラへ１対１で、即ち軸数分の伝送路となる信号ケーブルを接続して信号を伝送していた。しかし、通常上位コントローラはロボット本体とは別の筐体に設置されるため、ロボット本体と上位コントローラとの間に多くの信号ケーブルが接続されることになり、ロボット回りが輻輳してロボットの動作と干渉しない配線が必要となるなどの問題があった。
【０００３】
このような問題を解消するために、本出願人は先に特願２００２−１３５２３６号において、複数のエンコーダをケーブルで数珠繋ぎにするデージーチェーン方式のエンコーダを提案した。図４はそのデージーチェーンで接続されたエンコーダを示している。デージーチェーン接続は、一本（実際はＲＳ４８５の差動伝送路であり、電気的には２本）の信号ケーブル１１に複数のラインドライバとレシーバ（いずれも図示せず）が接続され、アクティブなドライバが信号ケーブル１１にデータを送る。ここで上位コントローラからの信号はコネクタ１２に接続され、更に隣のエンコーダ１３に接続される。最後のエンコーダ１３にはターミネータ１４を接続する。
図５は図４に示したデージーチェーン方式のエンコーダを用いた通信の状態を表すタイムチャートである。上位コントローラはエンコーダのアドレスを指定してエンコーダにＲＱ信号（送信要求信号）を送る。一点鎖線の上部がそれである。指定されたアドレスのエンコーダは自分のデータＡＮＳ信号を送り返す。一点鎖線の下部がそれに相当する。
【０００４】
【特許文献１】
特公平６−１９６６０号公報（第２頁、図４、図７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、デージーチェーン方式のエンコーダではロボット本体と上位コントローラの間のエンコーダ信号が１本になることが利点ではあるが、図４の形態では図の左の上流に相当するエンコーダと上位コントローラの間の電源ケーブルは５軸分の容量が必要となり、太いケーブルを使用しなければならないと共に、伝送路となる信号ケーブル１１の配線の引き回しが一筆書きとなるので、配線が面倒である。
近年では、ロボット本体と上位コントローラの間の信号ケーブルの配線数を減ずることが求められており、エンコーダ信号をデージーチェーンで接続し、上位コントローラへ行く信号ケーブルを１本にすることが求められている。しかしながらロボット内部でのデージーチェーン接続は、一筆書きにしたり、コネクタがロボットに２個必要となったり、終端にターミネータを付けなければならない等の複雑な作業が発生したり、耐ノイズ性に劣る等の問題点がある。
そこで本発明は、ロボット本体と上位コントローラとの間の信号ケーブルを１本にでき、かつ配線の自由度が高く、終端にターミネータを接続する必要のないエンコーダシステムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明のエンコーダシステムは、上位コントローラからの信号の授受を行う１つのラインレシーバおよび１つのラインドライバと、複数のエンコーダのそれぞれに接続され情報受信要求信号を伝送すると共に各エンコーダからの位置情報を受け取る複数の送受信回路とを有する集線手段を備えたことを特徴とする。
本発明においては、デージーチェーン接続可能な複数のエンコーダに対して、上位コントローラからの信号をロボット内部等で各エンコーダに１対１接続で分配し、応答のあったエンコーダからの信号を、上位コントローラに送る集線機能を有する。この構成により、上位コントローラから見るとデージーチェーンではあるが内部的には集線手段にスター接続とすることで、ロボット本体と上位コントローラとの間の信号ケーブルを１本にでき、かつ配線の自由度が高く、終端にターミネータを接続する必要のないエンコーダシステムが得られる。
前記集線手段に接続されるエンコーダには、ターミネータを内蔵することで、デージーチェーン接続が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１から図３を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態を示すエンコーダシステムであり、複数のエンコーダ１と、各エンコーダ１にコネクタ２を介して接続された信号ケーブル３と、これらの信号ケーブル３からコネクタ４を介して信号をまとめる集線基板５とからなっている。集線基板５は、信号ケーブル６により上位コントローラに接続される。
【０００８】
この構成を上位コントローラから見ると、従来の図４に示す構成と同等となり、あたかもコントローラから出た線に複数のエンコーダが接続されたようになっている。当然ロボット本体との信号ケーブル６は１本である。しかし、実際の配線は集線基板５からエンコーダ１に対して１対１の接続となるので、エンコーダ１にはコネクタ２を２個付ける必要は無く、ターミネータも常に内蔵できる。
【０００９】
図２は集線基板５の内部回路を示している。図において、集線基板５は、上位コントローラからの信号の授受を行う１つのラインレシーバ５１および１つのラインドライバ５７と、複数のエンコーダのそれぞれに接続され情報受信要求信号を伝送すると共に各エンコーダからの位置情報を受け取る複数の送受信回路５０とを備えている。詳細には、集線基板５には、上位コントローラからの信号を受けるラインレシーバ５１と、各エンコーダに位置情報要求信号ＲＱを送るラインドライバ５２と、エンコーダ１からのデータを受けるラインレシーバ５３と、ＳＥＮＤ信号とフォトカプラ６１のＯＮ信号の否定的論理和をとるＮＯＲ回路５４と、ラインレシーバ５３の出力とＮＯＲ回路５４の否定的論理積をとるＮＡＮＤ回路５５と、各送受信回路５０のＮＡＮＤ回路５５からの出力の論理和をとるＮＡＮＤゲート５６と、ＮＡＮＤゲート５６で収集されたＡＮＳ信号を上位コントローラへ伝送するラインドライバ５７と、各送受信回路５０のＮＯＲ回路５４の出力の論理和をとるＯＲゲート５８と、ＯＲゲート５８の信号と上位コントローラからの信号でＯＮになるフォトカプラ６０の信号の否定的論理和をとるＮＯＲ回路５９が設けられている。
フォトカプラ６０，６１の入力側には、それぞれターミネータ抵抗ＲＴが接続されている。
【００１０】
次に、この集線基板５の動作について、図２および図３を用いて説明する。
まず、上位コントローラからの送信要求ＲＱ信号を送るために上位コントローラのラインドライバ５７のＤＴ／Ｒ信号がＨになりアクティブになると、伝送路に図３に示す循環電流が流れる。すなわちラインドライバ５７の入力信号がＨであると反時計回りに、Ｌであれば時計回りに電流が流れる。ＡＣ入力タイプのフォトカプラ６０をターミネータ抵抗ＲＴと直列に入れると、ラインドライバ５７の信号入力がＨでもＬでもフォトカプラ６０はＯＮすることになる。すなわちフォトカプラ６０がＯＮしているときは上位コントローラのラインドライバ５７がアクティブで、信号を送る状態であることがわかる。
次に図２を参照して説明する。上位コントローラから信号が送られて来ていることを検出すると、ＳＥＮＤ信号がＨになる。上位コントローラからの伝送路の信号はラインレシーバ５１で受けられ、上位コントローラのＲＱ信号として各エンコーダに対するラインドライバ５２に伝送される。ＳＥＮＤ信号がＨになるとラインドライバ５２はアクティブになりコネクタ４を介して接続されているエンコーダにデータを送る。エンコーダ１が自分のアドレスを確認しエンコーダ内部のラインドライバをアクティブにしＡＮＳ信号を送ると、フォトカプラ６１がＯＮし、ＳＥＮＤ信号がＬであるのでＮＯＲ回路５４はＨを出力し、ＤＴ／ＲラインをＨにし、ラインドライバ５７をアクティブにする。エンコーダからのデータを受けたラインレシーバ５３の出力は、ＮＯＲ回路５４の出力でＮＡＮＤゲート５６で選択し、エンコーダのＡＮＳ信号として前記アクティブになったラインドライバ５７の入力とすることで、上位コントローラへエンコーダのデータを送る。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、上位コントローラからの信号の授受を行う１つのラインレシーバおよび１つのラインドライバと、複数のエンコーダのそれぞれに接続され情報受信要求信号を伝送すると共に各エンコーダからの位置情報を受け取る複数の送受信回路とを有する集線手段を備えたことにより、物理的にはスター接続でもシステム的にはデージーチェーン接続となり、配線が容易で、耐ノイズ性にすぐれたエンコーダシステムを提供することができる。
また、集線手段に接続されるエンコーダにターミネータを内蔵することで、デージーチェーン接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンコーダシステムの概要を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における集線基板の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態における集線基板の動作を示す回路図である。
【図４】従来のデージーチェーン方式のエンコーダの接続状態を示す説明図である。
【図５】従来のデージーチェーン方式の通信の状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ エンコーダ
２ コネクタ
３ 信号ケーブル
４ コネクタ
５ 集線基板
６ ケーブル
５０ 送受信回路
５１ ラインレシーバ
５２ ラインドライバ
５３ ラインレシーバ
５４ ＮＯＲ回路
５５ ＮＡＮＤ回路
５６ ＮＡＮＤゲート
５７ ラインドライバ
５８ ＯＲゲート
５９ ＮＯＲ回路
６０，６１ フォトカプラ
ＲＴ ターミネータ抵抗[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an encoder system used as a position detector of industrial equipment, particularly a robot.
[0002]
[Prior art]
In a robot, the positions of a plurality of axes are respectively detected by encoders and input to a controller, and position control is performed so that the robot operates accurately in response to a position command. Therefore, outputs of a plurality of encoders are input to the controller.
Conventionally, as described in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-19660 (Patent Document 1), a signal cable serving as a transmission path for a number of axes from a plurality of encoders to a host controller in a one-to-one manner. Connected and transmitted signals. However, since the host controller is usually installed in a separate housing from the robot main unit, many signal cables are connected between the robot main unit and the host controller. There is a problem that wiring that does not interfere with the need is required.
[0003]
In order to solve such a problem, the present applicant has previously proposed in Japanese Patent Application No. 2002-135236 a daisy-chain type encoder in which a plurality of encoders are connected in a daisy chain. FIG. 4 shows the encoders connected by the daisy chain. In the daisy chain connection, a plurality of line drivers and receivers (both not shown) are connected to one (actually, an RS485 differential transmission path, and electrically two) signal cable 11, and an active driver is connected. Sends data to the signal cable 11. Here, the signal from the host controller is connected to the connector 12 and further to the next encoder 13. A terminator 14 is connected to the last encoder 13.
FIG. 5 is a time chart showing a state of communication using the daisy-chain encoder shown in FIG. The host controller sends an RQ signal (transmission request signal) to the encoder by specifying the address of the encoder. That is the upper part of the dashed line. The encoder at the specified address sends back its own data ANS signal. The lower part of the dashed line corresponds to this.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 6-19660 (page 2, FIG. 4, FIG. 7)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, an advantage of the daisy chain encoder is that the encoder signal between the robot body and the host controller is one, but in the embodiment of FIG. The power supply cable between them needs a capacity for five axes, and a thick cable must be used, and the wiring of the signal cable 11 serving as a transmission path is drawn by one stroke, so that the wiring is troublesome.
In recent years, it has been required to reduce the number of signal cables between the robot body and the host controller, and it has been required to connect the encoder signals in a daisy chain and to use only one signal cable going to the host controller. I have. However, the daisy chain connection inside the robot requires complicated work such as drawing with one stroke, requiring two connectors for the robot, attaching a terminator at the end, and inferior noise resistance. There is a problem.
Therefore, an object of the present invention is to provide an encoder system that can use a single signal cable between the robot main body and the host controller, has a high degree of freedom in wiring, and does not need to connect a terminator to the end.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an encoder system according to the present invention includes a line receiver and a line driver for transmitting and receiving a signal from a host controller, and an information reception request signal connected to each of a plurality of encoders. A line concentrator having a plurality of transmission / reception circuits for receiving position information from each encoder is provided.
In the present invention, a signal from a host controller is distributed to a plurality of encoders that can be connected in a daisy chain to each encoder in a robot or the like in a one-to-one connection, and a signal from a responding encoder is sent to a host controller. It has a concentrator function to send to According to this configuration, although it is a daisy chain from the viewpoint of the host controller, the signal connection between the robot body and the host controller can be reduced to one by internally connecting the concentrator to a star connection, and the degree of freedom of wiring is increased. And an encoder system that does not require a terminator to be connected at the end is obtained.
A daisy-chain connection is possible by incorporating a terminator in the encoder connected to the concentrator.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 illustrates an encoder system according to an embodiment of the present invention. The encoder system includes a plurality of encoders 1, a signal cable 3 connected to each encoder 1 via a connector 2, and a signal cable 3 connected to each encoder 1 via a connector 4. And a concentrator board 5 for collecting signals. The concentrator board 5 is connected to a host controller by a signal cable 6.
[0008]
When viewed from the host controller, this configuration is equivalent to the conventional configuration shown in FIG. 4, and it is as if a plurality of encoders were connected to a line coming out of the controller. Naturally, the number of signal cables 6 to the robot body is one. However, since the actual wiring is connected one-to-one from the wiring board 5 to the encoder 1, there is no need to attach two connectors 2 to the encoder 1, and a terminator can always be built in.
[0009]
FIG. 2 shows an internal circuit of the wiring board 5. In the figure, a concentrator board 5 is connected to one line receiver 51 and one line driver 57 for transmitting and receiving signals from a higher-level controller, and a plurality of encoders to transmit information reception request signals and to transmit information reception request signals. And a plurality of transmission / reception circuits 50 for receiving position information. More specifically, the line concentrator 5 includes a line receiver 51 for receiving a signal from a host controller, a line driver 52 for sending a position information request signal RQ to each encoder, a line receiver 53 for receiving data from the encoder 1, and a SEND. A NOR circuit 54 that performs a logical OR operation of the signal and the ON signal of the photocoupler 61, a NAND circuit 55 that performs a logical AND operation between the output of the line receiver 53 and the NOR circuit 54, and a NAND circuit 55 of each transmitting / receiving circuit 50 , A line driver 57 for transmitting the ANS signal collected by the NAND gate 56 to the higher-level controller, and an OR gate 58 for ORing the outputs of the NOR circuits 54 of the transmission / reception circuits 50 And a photocoupler that is turned on by a signal from the OR gate 58 and a signal from the host controller. NOR circuit 59 is provided to take a negative logical sum of 60 signals.
Terminator resistors RT are connected to the input sides of the photocouplers 60 and 61, respectively.
[0010]
Next, the operation of the concentrator board 5 will be described with reference to FIGS.
First, when the DT / R signal of the line driver 57 of the higher-level controller becomes H and becomes active in order to transmit a transmission request RQ signal from the higher-level controller, a circulating current shown in FIG. 3 flows through the transmission line. That is, a current flows counterclockwise when the input signal of the line driver 57 is H, and clockwise when it is L. When the photocoupler 60 of the AC input type is inserted in series with the terminator resistor RT , the photocoupler 60 is turned on regardless of whether the signal input of the line driver 57 is H or L. That is, when the photocoupler 60 is ON, it is understood that the line driver 57 of the upper controller is active and is in a state of transmitting a signal.
Next, a description will be given with reference to FIG. When detecting that a signal is sent from the host controller, the SEND signal becomes H. A signal on the transmission path from the upper controller is received by the line receiver 51 and transmitted to the line driver 52 for each encoder as an RQ signal of the upper controller. When the SEND signal becomes H, the line driver 52 becomes active and sends data to the encoder connected via the connector 4. When the encoder 1 confirms its own address, activates the line driver inside the encoder and sends an ANS signal, the photocoupler 61 is turned on and the NOR circuit 54 outputs H because the SEND signal is L, and the DT / R line Is set to H, and the line driver 57 is activated. The output of the line receiver 53 receiving the data from the encoder is selected by the NAND gate 56 at the output of the NOR circuit 54, and is input to the activated line driver 57 as the ANS signal of the encoder. Send encoder data.
[0011]
【The invention's effect】
According to the present invention, one line receiver and one line driver for transmitting and receiving signals from a host controller are connected to each of a plurality of encoders to transmit an information reception request signal and receive position information from each encoder. By providing the concentrator having a plurality of transmission / reception circuits, it is possible to provide an encoder system which is easily connected to a daisy chain even when physically connected in a star connection and has excellent noise resistance. .
By incorporating a terminator in the encoder connected to the concentrator, daisy-chain connection is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an encoder system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a concentrator board according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an operation of the concentrator according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a connection state of a conventional daisy chain encoder.
FIG. 5 is a time chart showing a state of a conventional daisy chain communication.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Encoder 2 Connector 3 Signal cable 4 Connector 5 Concentration board 6 Cable 50 Transmission / reception circuit 51 Line receiver 52 Line driver 53 Line receiver 54 NOR circuit 55 NAND circuit 56 NAND gate 57 Line driver 58 OR gate 59 NOR circuit 60, 61 Photocoupler R T terminator resistance
