JP2007195350A

JP2007195350A - 多チャンネルパルス列伝送装置

Info

Publication number: JP2007195350A
Application number: JP2006011922A
Authority: JP
Inventors: Junji Koyama; 順二小山; Naoki Kanayama; 尚樹金山
Original assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Current assignee: Harmonic Drive Systems Inc
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02
Also published as: US7388344B2; US20070170883A1; DE102007002906A1

Abstract

【課題】多軸駆動装置におけるモータコントローラから各モータドライバにモータ位置指令パルスを供給する多チャンネルパルス列伝送路の省線化を図ること。
【解決手段】多軸駆動装置１では、モータコントローラ６から各サーボモータ３（１）、３（２）・・・に対する各位置指令パルス列が多チャンネルパルス列伝送装置７を介して各モータドライバ５（１）、５（２）・・・に供給される。多チャンネルパルス列伝送装置７は、モータコントローラ６から供給される各位置指令パルス列を、送信側変換器１１においてシリアル信号に変換してストリーム信号として纏めて、一対の信号線からなるシリアル信号伝送路１５を介して、受信側変換器１２に供給する。受信側変換器１２では、受け取ったシリアル信号形態のモータ位置指令パルス列を、パラレル信号形態の多チャンネルパルス列に戻して各モータドライバ５（１）、５（２）・・・に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多関節ロボットハンドなどの複数の動作軸を駆動するために複数台のモータを備えた多軸駆動装置に関するものである。更に詳しくは、かかる多軸駆動装置におけるモータコントローラから各モータドライバに対してモータ位置指令パルス列を供給するための多チャンネルパルス列伝送経路の省線化を可能にした多チャンネルパルス列伝送装置に関するものである。

多関節ロボットハンドなどの多軸駆動装置においては、各動作軸を駆動するための複数台のモータ、例えばサーボモータを備え、各サーボモータにはその回転位置を検出するための位置検出装置、例えばロータリエンコーダが取り付けられている。多軸駆動装置のモータコントローラは、上位のコンピュータなどから供給される位置指令と、各ロータリエンコーダの検出信号に基づく各サーボモータの実際の回転位置とに基づき、各サーボモータを駆動制御するためのモータ位置指令パルスをそれぞれ生成し、これらを、各サーボモータを駆動するための各モータドライバに供給する。

このような複数台のモータを備えた多軸駆動装置では、モータコントローラから各モータドライバに位置指令パルスを供給するための多チャンネルパルス列伝送路が必要である。かかる多チャンネルパルス列伝送路のチャンネル数、したがって、信号線の本数は、モータの台数が増加すると、それに応じて増加してしまう。信号線の本数を低減できれば、それらの引き回しスペースが少なくて済み、配線作業も簡単になり、また、断線の発生確率も少なくなる。

コントローラとドライバの間の省線化については、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、ＣＡＮなどの各種の規格が知られているが、これらの規格を利用する場合には、ドライバ側がその通信規格に対応していなければならないという制約がある。

また、コントローラとドライバの間の通信をシリアル通信により行うようにする構成は、下記の特許文献１〜３に開示されている。しかし、特許文献１に開示の方法は、コントローラとドライバが一対一に対応した構成を前提とするものであり、多チャンネルパルス列伝送に対応できない。特許文献２に開示の方法は、シリアル通信に対応したＰＣベースの構成を前提としており、コントローラから一般的なモータドライバに与える指令であるパルス列位置指令を一方向にのみ伝送するためのものではない。特許文献３に開示の方法は、コントローラとＰＣの間のシリアル通信に関するものであり、コントローラと複数のモータドライバの間の通信に関するものではない。
特開２００４−３３４５５１号公報特開２００２−３６６２１０号公報特開２００２−１７１７８１号公報

本発明の課題は、このような点に鑑みて、多軸駆動装置におけるコントローラから複数のモータドライバに対してモータ位置指令パルスを伝送するための多チャンネルパルス列伝送経路の省線化を、コントローラおよびモータドライバに変更を加えることなく達成可能な多チャンネルパルス列伝送装置を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、モータコントローラから、複数のモータのそれぞれを駆動制御するための各モータドライバに対してモータ位置指令パルスをそれぞれ伝送するための多チャンネルパルス列伝送装置において、
シリアル化回路を備えた送信側変換器と、
デシリアル化回路を備えた受信側変換器と、
前記モータコントローラおよび前記送信側変換器の間を接続しているコントローラ側多チャンネルパラレル信号伝送路と、
前記受信側変換器および各モータドライバの間を接続しているドライバ側多チャンネルパラレル信号伝送路と、
前記送信側変換器および前記受信側変換器の間を接続しているシリアル信号伝送路とを有しており、
前記送信側変換器は、前記コントローラ側多チャンネルパラレル信号伝送路を介して、前記コントローラから供給される各モータのモータ位置指令パルス列を纏めてシリアル信号に変換して、前記シリアル伝送路を介して前記受信側変換器に供給し、
前記受信側変換器は、受け取ったシリアル信号形態のモータ位置指令パルス列を、パラレル信号形態の多チャンネルパルス列に戻して、前記ドライバ側多チャンネルパラレル信号伝送路を介して、各モータドライバに供給することを特徴としている。

本発明の多チャンネルパルス列伝送装置では、ＳＥＲＤＥＳ（Ｓｅｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ／ｄｅｓｅｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ：シリアル化・デシリアル化）と呼ばれる信号変換器を用いて、モータドライバから出力される各モータに対する位置指令パルス列を纏めてシリアル信号に変換すると共に、変換後のシリアル信号を再び元の多チャンネルの位置指令パルス列に戻すようにしている。

したがって、コントローラに接続されている送信側変換器と、各モータドライバに接続されている受信側変換器との間の通信を、シリアル通信により行うことができる。よって、これらの間の通信回線の省線化を達成でき、モータドライバが増加しても信号線の本数を増やす必要がない。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した多軸駆動装置の実施の形態を説明する。

図１は、本発明を適用した多関節ロボットハンドなどに適用可能な多軸駆動装置を示す概略構成図である。本例の多軸駆動装置１では、駆動側機構２に、複数台のサーボモータ３（１）、３（２）・・・と、各サーボモータ３（１）、３（２）・・・に取り付けられたロータリエンコーダ４（１）、４（２）・・・と、各サーボモータ３（１）、３（２）・・・を駆動制御するためのモータドライバ５（１）、５（２）・・・が配置されている。また、多軸駆動装置１は、各モータドライバ５（１）、５（２）・・・に供給される各位置指令パルスを生成するためのモータコントローラ６と、各位置指令パルスを各モータドライバ５（１）、５（２）・・・に伝送するための多チャンネルパルス列伝送装置７を有している。

各モータドライバ５（１）、５（２）・・・と各サーボモータ３（１）３（２）・・・の間はモータ駆動信号供給路８を介して接続されている。各モータドライバ５（１）、５（２）・・・と各ロータリエンコーダ４（１）、４（２）・・・の間はエンコーダ信号線および電源ラインを含むパラレル信号線９によってそれぞれ接続されている。

多チャンネルパルス列伝送装置７は、モータコントローラ６の側に接続されているシリアル化回路を備えた送信側変換器１１と、各モータドライバの側に接続されているデシリ
アル化回路を備えた受信側変換器１２とを備えている。ここで、モータコントローラ６と送信側変換器１１の間は、コントローラ側多チャンネルパラレル信号伝送路１３（１）、１３（２）・・・を介して接続されている。同様に、受信側変換器１２と各モータドライバ５（１）、５（２）・・・の間は、ドライバ側多チャンネルパラレル信号伝送路１４（１）、１４（２）・・・を介して接続されている。これに対して、送信側変換器１１と受信側変換器１２の間はシリアル信号伝送路１５を介して接続されている。

図示の例では、コントローラ側多チャンネルパラレル信号伝送路およびドライバ側多チャンネルパラレル信号伝送路は、それぞれ、２本の指令信号線から形成されている。また、シリアル信号伝送路１５は一対の信号線（２本の信号線）から形成されている。なお、これらの本数は２本に限定されるものではない。

この構成の多軸駆動装置１では、モータコントローラ６において生成された各サーボモータ３（１）、３（２）・・・に対する各位置指令パルス列が、多チャンネルパルス列伝送装置７を介して、各モータドライバ５（１）、５（２）・・・に供給される。

多チャンネルパルス列伝送装置７では、各コントローラ側多チャンネルパラレル信号伝送路１３（１）、１３（２）・・・を介して供給される各位置指令パルス列を、送信側変換器１１においてシリアル信号に変換してストリーム信号として纏めて、一対の信号線からなるシリアル信号伝送路１５を介して、受信側変換器１２に供給する。受信側変換器１２では、受け取ったシリアル信号形態のモータ位置指令パルス列を、パラレル信号形態の多チャンネルパルス列に戻して、ドライバ側多チャンネルパラレル信号伝送路１４（１）、１４（２）・・・をそれぞれ介して、各モータドライバ５（１）、５（２）・・・に供給する。

したがって、本例の多軸駆動装置１では、多チャンネルパルス列伝送装置７を配置したことにより、そのモータコントローラ６と、駆動側機構２の各モータドライバ５（１）、５（２）・・・との間の信号伝送路を、２本の信号線からなるシリアル信号伝送路１５とすることができる。よって、これらの間の伝送路の省線化を達成できる。また、そのために、モータコントローラ６あるいは各モータドライバ５（１）、５（２）・・・の回路構成に変更を加える必要もない。

なお、本例では、シリアル化された位置指令パルス列の伝送路として電線を用いているが、デジタル信号を光信号に変換して、光ファイバを用いた光伝送路、あるいは赤外線、レーザーを用いた無線式の光伝送路を用いることもできる。

本発明を適用した多軸駆動装置の概略構成図である。

符号の説明

１多軸駆動装置
２駆動側機構
３（１）、３（２）サーボモータ
４（１）、４（２）ロータリエンコーダ
５（１）、５（２）モータドライバ
６モータコントローラ
７多チャンネルパルス列伝送装置
８モータ駆動信号供給路
９パラレル信号線
１１送信側変換器
１２受信側変換器
１３（１）、１３（２）コントローラ側多チャンネルパラレル信号伝送路
１４（１）、１４（２）ドライバ側多チャンネルパラレル信号伝送路
１５シリアル信号伝送路

Claims

モータコントローラから、複数のモータのそれぞれを駆動制御するための各モータドライバに対してモータ位置指令パルスをそれぞれ伝送するための多チャンネルパルス列伝送装置において、
シリアル化回路を備えた送信側変換器と、
デシリアル化回路を備えた受信側変換器と、
前記モータコントローラおよび前記送信側変換器の間を接続しているコントローラ側多チャンネルパラレル信号伝送路と、
前記受信側変換器および各モータドライバの間を接続しているドライバ側多チャンネルパラレル信号伝送路と、
前記送信側変換器および前記受信側変換器の間を接続しているシリアル信号伝送路とを有しており、
前記送信側変換器は、前記コントローラ側多チャンネルパラレル信号伝送路を介して、前記コントローラから供給される各モータのモータ位置指令パルス列を纏めてシリアル信号に変換して、前記シリアル伝送路を介して前記受信側変換器に供給し、
前記受信側変換器は、受け取ったシリアル信号形態のモータ位置指令パルス列を、パラレル信号形態の多チャンネルパルス列に戻して、前記ドライバ側多チャンネルパラレル信号伝送路を介して、各モータドライバに供給することを特徴とする多チャンネルパルス列伝送装置。