JP2007257344A - 高速シリアル通信のための自動同期ａｃサーボシステム - Google Patents

Abstract

【課題】高速シリアル通信が同期プロトコルを必要としないように、高速シリアル通信 のための自動同期ＡＣサーボシステムを提供する。
【解決手段】自動同期ＡＣサーボシステム３０は、高速シリアル通信により、多軸制御を行う。システムは、伝送線３２を通じてマスター軸ドライブ３６および従属軸ドライブ４２にコマンドを送るコンピュータ３４を含む。マスター軸ドライブおよび従属軸ドライブは、コマンドを受信した後に割り込み要求を伝送線を通じてコンピュータに送信する。各々のドライブは、割り込み要求によってコマンドがそれ自体のためであるかどうか判断し、複数のコンピュータコマンドを列で格納する。各々のドライブは、同期タイミング・クロックによって、同期で列のコマンドによりマスター軸モータ３８または従属軸モータ４０を駆動する。
【選択図】図３

Description

本発明はＡＣサーボシステムに関し、特に高速シリアル通信のための自動同期ＡＣサーボシステムに関する。

現行の多軸制御構成は、集中制御である。集中制御の多軸制御構成は、次の配線または高速通信によって線形／円形の多軸補間のためのサーボドライブを制御するための上部コントローラを含む。

図１は、多軸制御のための集中制御システムの従来技術における概略図を示す。サーボドライブ１２のための多軸補間のコマンドおよびＩ／Ｏ １４の制御は、上部コントローラ１６によって行われる。各々の軸からの信号は、従来の配線を通じてサーボドライブ１２に連結される。しかしながら、上記の方式は次の欠点を有する：
１． 高いコスト：
上部コントローラ１６の性能は、より多くの軸を必要とする。上部コントローラ１６のＣＰＵ（図示されず）もまた、より高いグレードが要求される。
２． 制限された軸数：
サーボドライブ１２の軸数は、ＣＰＵグレードおよびハードウェア・チャネル数によって制限される。
３． 複雑な配線：
Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ、コマンド・パルス、フィードバック・パルス、上部コントローラ１６とサーボドライブ１２との間のデジタルＩ／Ｏ 信号の複雑な配線が存在する。
４． 不十分な解像度：
コマンド信号は、例えばＡ／Ｄ転換解像度およびパルス周波数などの物理的な信号によって制限される。
５． 環境干渉：
アナログ信号は、工場の環境において干渉される傾向がある。
６．メンテナンスの問題：
サーボドライブ１２の軸数が多くなる場合、配線はより複雑になる。点検およびメンテナンスは面倒なものとなる。

図２は、高速通信での多軸制御のための制御系の従来技術における概略図を示す。ここで、図１の上部コントローラ１６とサーボドライブ１２との間のワイヤは、高速通信ネットワーク１８によって置き換えられる。高速通信ネットワーク１８は、単純な配線を有し、干渉を妨げ、かつ、解像度を強化することができる。サーボドライブ１２は、上部コントローラ１６が経路密集を達成するために強度の補間コマンド（１ＫＨｚ以上）を各々の軸に送信することを必要とするように、経路コマンドのための補間能力を有さない。しかしながら、ネットワークはまた、位置および速度コマンドの他にフィードバック位置、電流、および、Ｉ／Ｏ状態を送るためにも利用される。軸数が多い場合、データ・スループットは高く、各々の軸の状態は監視を必要とする。高速通信ネットワーク１８のバンド幅は、少なくとも１０ＭＨｚを必要とし、次の結果を誘導する。
１． 干渉の傾向：
高速通信はノイズにより敏感であり、光ファイバのような高規格通信ハードウェアが工場環境において必要である。
２． 不十分な同時性：
連続コマンドは、同時に各々の軸に転送するのが困難である。

本発明は、高速シリアル通信が同期プロトコルを必要としないように、高速シリアル通信のための自動同期ＡＣサーボシステムの提供を意図する。配線およびコストは、節約することが可能である。

したがって、本発明は高速シリアル通信のための自動同期ＡＣサーボシステムを提供し、そのシステムは、多軸制御のために使用され、伝送線；伝送線に連結されるコンピュータ；伝送線に連結されるマスター軸ドライブ；マスター軸ドライブに連結されるマスター軸モータ；伝送線に連結される複数の従属軸ドライブ；および、従属軸ドライブに連結される複数の従属軸モータからなる：ここにおいて、コンピュータは、伝達線を通じてコマンドをマスター軸ドライブおよび従属軸ドライブに送信し、マスター軸ドライブおよび従属軸ドライブは、コンピュータからコマンドを受け取った後に割り込み要求をコンピュータに送信する；またここにおいて、各々のドライブはそのコマンドがそれ自体のためであるか否かを判断し；そのドライブは、コンピュータから複数のコマンドを列で格納し；マスター軸ドライブおよび従属軸ドライブのドライブは、同期タイミング・クロックにより列の中に格納されるコマンドによって同時に駆動する。

したがって本発明は、高速シリアル通信のための自動同期ＡＣサーボシステムを作動する方法を提供する。この方法は、伝送線を通じたマスター軸ドライブおよび複数の従属軸ドライブへのコマンドのコンピュータ送信；コマンド受信後、伝送線を通じたマスター軸ドライブおよび従属軸ドライブによる割り込み要求のコンピュータへの送信；割り込み要求によりコマンドがそれ自体のためであるかどうかのドライブによる判断；コンピュータの複数のコマンドのドライブによる列での格納；および、列に格納されるコマンドによって、および同期タイミング・クロックによるマスター軸ドライブおよび従属軸ドライブのドライブによる制御、からなる。

図３は、本発明の高速シリアル通信のための自動同期ＡＣサーボシステムのブロック図を示す。図４は、本発明の連続コマンドを示す。図５は、軸ドライブにおいて列で作られたデータを示す概略図である。

図３に示されるように、自動同期ＡＣサーボシステム３０は多軸制御を採用する。自動同期ＡＣサーボシステム３０は、伝送線３２、伝送線３２に連結するコンピュータ３４、伝送線３２に連結するマスター軸ドライブ３６、マスター軸ドライブ３６に連結するマスター軸モータ３８、伝送線３２に連結する複数の従属軸ドライブ４２、および、従属軸ドライブ４２に連結する複数の従属軸モータ４０からなる。マスター軸モータ３８および従属軸モータ４０の数が図３において示されるそれに制限されない点に留意する必要がある。マスター軸モータ３８および従属軸モータ４０は、ＡＣサーボモータである。

コンピュータ３４は、伝達線３２によりマスター軸ドライブ３６および従属軸ドライブ４２にコマンドを出す。図４に示されるように、第１のコマンドは、アドレス１およびデータ１を含み；第２のコマンドは、アドレス２およびデータ２を含み；第３のコマンドは、アドレス３およびデータ３を含み；第４のコマンドは、アドレス１およびデータ４を含み；第５のコマンドは、アドレス２およびデータ５を含み；第６のコマンドは、アドレス３およびデータ６を含み・・・；ここで、アドレス１、２および３は、マスター軸ドライブ３６および従属軸ドライブ４２、４２に対応する。マスター軸ドライブ３６および従属軸ドライブ４２は、コマンドを受信した後に割り込み要求を伝送線３２経由でコンピュータ３４に送信する。マスター軸ドライブ３６および従属軸ドライブ４２は、対応する割り込み要求によりコマンドがそれ自体のためであるかどうか判断する。マスター軸ドライブ３６および従属軸ドライブ４２は、コンピュータ３２のコマンドを列で格納する。マスター軸ドライブ３６および従属軸ドライブ４２のための同期タイミング・クロックにしたがって、マスター軸ドライブ３６および従属軸ドライブ４２は、マスター軸モータ３８および従属軸モータ４０を同期で駆動するため、列で格納されるコマンドを送信する。

図３において、マスター軸ドライブ３６は、伝送線３２を通じてコンピュータ３４の（図４において示される形式の）コマンドを受信するバッファ３６１を含む。コマンドは、アドレス情報を含む。好ましい実施例において、アドレス１はマスター軸ドライブ３６を示し、アドレス１の後のデータはマスター軸ドライブ３６に送られるデータ（すなわち、図４のデータ１、データ４など）である。エラー検出器３６２は、バッファによって受容されるコマンドのデータが正しくおよび完全かどうかを検出する。列の記憶装置３６３は、データを列に格納する。そこにおいて、エラー検出器３６２により、データは正しくかつ完全であると判断される。読出および伝達ユニット３６４は、列の記憶装置３６３の格納されたデータを読み出し、データを位置コマンド領域３６５に送信する。読出および伝達ユニット３６４は、従属軸ドライブ４２の読出および伝達ユニット４２４と同期である同期作業時間計測器３６６の同期クロックにしたがって、列の記憶装置３６３のデータを読み出し、データを位置コマンド領域３６５に送信する。

図５に示されるように、同期作業時間計測器３６６の第１の期間によって、マスター軸ドライブ３６の読出および伝達ユニット３６４は、列の記憶装置３６３のデータ１を読み出し、データ１を位置コマンド領域３６５に送信する。同じ周期において、第１および第２の従属軸ドライブ４２の読出および伝達ユニット４２４、４２４は、列の記憶装置４２３のデータ２およびデータ３を読み出し、そしてデータ２およびデータ３を第２の従属軸ドライブ４２の位置コマンド領域４２５、４２５に送信する。マスター軸モータ３８は、位置コマンド領域３６５によって受容されたデータによって駆動される。

従属軸ドライブ４２は、コンピュータ３４から送られるコマンドを受容するためのバッファ４２１を含み、および伝送線３２を通じて図４において示される形式を有する。コマンドは、アドレス情報を含む。この好ましい実施例において、アドレス２およびアドレス３は第１および第２の従属軸ドライブ４２および４２を示す。アドレス２およびアドレス３の後のデータは、第１および第２の従属軸ドライブ４２および４２に送られるデータ（すなわち、図４におけるデータ２、データ３、データ４、データ５、データ６ ・・・）を示す。エラー検出器４２２は、バッファによって受容されるコマンドにおけるデータが正しくおよび完全かどうかを検出する。エラー検出器４２２は、同期受信タイミングユニット４２７によって提供されるタイミング・クロックと同期して、および、従属軸ドライブ４２と同期してデータを検出する。

図５に示されるように、読出および伝達ユニット４２４は、マスター軸ドライブ３６の同期作業時間計測器３６６のタイミング・クロックによって、マスター軸ドライブ３６の読出および伝達ユニット３６４と同期して作用する。読出および伝達ユニット４２４は列の記憶装置４２３に格納されるデータを読み出し、データを位置コマンド領域４２５に送信する。図５に示されるように、同期作業時間計測器３６６の第１のクロックによって、第１および第２の従属軸ドライブ４２、４２の読出および伝達ユニット４２４、４２４は、列の記憶装置４２３、４２３のデータ２およびデータ３を読み出し、それからデータ２およびデータ３を位置コマンド領域４２５、４２５に送信する。同じ周期で、マスター軸ドライブ３６の読出および伝達ユニット３６４は、列の記憶装置３６３のデータ１を読み出し、それからデータ１を位置コマンド領域３６５に送信する。従属軸モータ４２は、位置コマンド領域４２５によって受容されるデータによって駆動される。

上記の説明から分かるように、各々の軸ドライブの列の記憶装置におけるデータは、マスター軸ドライブの同期時間計測器のタイミング・クロックによって、各々の位置コマンド領域に送るように起動される。それゆえに、各々の軸ドライブは、コンピュータの同期コマンドを使用せずに自動的に同期することができる。高速シリアル通信に対するエラー許容度は、列のデータおよび自動的な同時性によって強化される。

列の記憶装置３６３、４２３のデータが一杯である場合、各々の軸ドライブ３６、４２がコマンドの送信を停止するようコンピュータ３４に知らせるように、コンピュータ３４は一連のコマンドを送る。軸ドライブ３６、４２は、同期作業時間計測器３６６から送信されたタイミング・クロックによって、列の記憶装置３６３、４２３から送られるデータを自動的に作動する。列の記憶装置３６３、４２３の残りのデータが所定の量に達する場合、列の記憶装置３６３、４２３がフルデータを有するまで、軸ドライブ３６、４２はコンピュータ３４にコマンドを送るよう要求する。コンピュータ３４がコマンドを送り、列の記憶装置３６３、４２３がなおデータを送る場合、同期作業時間計測器３６６のタイミング・クロックの周波数は、列の記憶装置３６３、４２３の残りのデータが所定量に達すると減少する。それゆえに、読出および伝達ユニット３６４、４２４の読み出し速度、および、送信速度は減少する。言い換えると、軸モータは低速のトレースを有するが、経路は変わらない。それゆえに、列の記憶装置３６３、４２３の低データ速度による軸モータ３８、４０の停止動作の問題は、高速シリアル通信のエラー率が高い場合解決されることが可能である。

要約すれば、本発明は高速シリアル通信のためのエラー許容度という利点を有する。高速シリアル通信が同期プロトコルを必要としないように、各々の軸ドライブは個々の同時性を有する。配線およびコストは、節約されることが可能である。

本発明はその好適な実施例に関して記載されたが、発明がその詳細に制限されないと理解されている。様々な置換および修正は前述の説明において提案され、その他のものは、当業者により見出されるであろう。それゆえに、このような置換および修正のすべては、添付の請求の範囲に記載の発明の範囲内で受け入れられる意図を有する。

新規であると考えられる本発明の特徴は、添付の請求の範囲において特に記載される。しかしながら本発明は、添付の図面とともに発明の特定の例示的な実施例を記載する以下の発明の詳細な説明を参照することで最もよく理解される可能性がある。ここにおいて、
多軸制御のための集中制御システムの従来技術における概略図を示す。 高速通信を有する多軸制御のための制御システムの従来技術における概略図を示す。 本発明の高速シリアル通信のための自動同期ＡＣサーボシステムのブロック図を示す。 本発明の連続コマンドを示す。 軸ドライブにおいて列で作られたデータを示す概略図である。

Claims (8)

1. 高速シリアル通信のための自動同期ＡＣサーボシステムであって、前記システムは多軸制御のために使用され、伝送線；前記伝送線に連結されるコンピュータ；前記伝送線に連結されるマスター軸ドライブ；前記マスター軸ドライブに連結されるマスター軸モータ；前記伝送線に連結される複数の従属軸ドライブ；および、前記従属軸ドライブに連結される複数の従属軸モータからなり、：ここにおいて、前記コンピュータは、前記伝達線を通じてコマンドを前記マスター軸ドライブおよび前記従属軸ドライブに送信し、前記マスター軸ドライブおよび前記従属軸ドライブは、前記コンピュータからコマンドを受け取った後に割り込み要求を前記コンピュータに送信する；またここにおいて、各々のドライブは前記コマンドがそれ自体のためであるか否かを判断し；前記ドライブは、前記コンピュータから複数のコマンドを列で格納し；前記マスター軸モータおよび前記従属軸モータのドライブは、同期タイミング・クロックにより列の中に格納されるコマンドによって同時に駆動するシステム。
   
2. 請求項１に記載のシステムであって、マスター軸ドライブは、前記伝送線を通じて前記コンピュータからコマンドを受容するバッファ；前記バッファによって受容される前記データが正しくおよび完全であるかどうか検出するエラー検出手段；列の前記エラー検出手段によって、正しくおよび完全と判断された前記データを格納する列を作る手段；前記列を作る手段により列に格納される前記データを読み出し、それから前記データを伝達する読出および伝達するための手段；同期作業タイミング・クロックを生成する同期作業タイミング・クロックのための手段であって、ここにおいて、前記読出および伝達手段は、前記同期作業タイミング・クロックによって前記データを伝達する手段；および位置コマンド領域からなり、ここにおいて、前記読出および伝達手段は、前記位置コマンド領域にデータを伝達し、前記位置コマンド領域は、前記位置コマンド領域データによって前記マスター軸モータを駆動し、；
   前記従属軸ドライブは、前記伝送線を通じて前記コンピュータからコマンドを受容するバッファ；前記バッファによって受容される前記データが正しくおよび完全であるかどうか検出するエラー検出手段；同期受信タイミング・クロックを生成する同期受信タイミング・クロックのための手段、ここにおいて、前記エラー検出手段は、前記同期受信タイミング・クロックによって前記データを検出する手段；前記列のエラー検出手段によって、正しくおよび完全であると判断された前記データを格納する列を作る手段；前記同期作業タイミング・クロックにより前記列を作る手段によって、前記列に格納されるデータを読み出し、それから、前記データを伝達する前記読出および伝達手段；前記位置コマンド領域からなり、ここにおいて、前記読出および伝達手段は、前記位置コマンド領域にデータを伝達し、前記位置コマンド領域は、前記位置コマンド領域の前記データによって前記従属軸モータを駆動するシステム。
   
3. 請求項１に記載のシステムであって、前記コンピュータは前記列を作る手段を満たす連続コマンドを送り；前記ドライブは前記列を作る手段が一杯である場合、コマンドを送るのを停止するように前記コンピュータに知らせ；前記ドライブは、前記列を作る手段に残るデータ量が所定の量に達する場合、前記コンピュータにコマンドを送信するよう要求し；前記同期作業タイミング・クロックのための手段は、前記列を作る手段の残るデータ量が所定の最低限量に達する場合、前記同期作業タイミング・クロックを減速し、それによって、前記読出および伝達手段の動作速度はより低速になるシステム。
   
4. 請求項１に記載のシステムであって、前記マスター軸モータおよび前記従属軸モータは、ＡＣサーボモータであるシステム。
   
5. 高速シリアル通信のための自動同期ＡＣサーボシステムを作動する方法であって、伝送線を通じたマスター軸ドライブおよび複数の従属軸ドライブへのコマンドのコンピュータ送信；コマンド受信後、前記伝送線を通じたマスター軸ドライブおよび従属軸ドライブによる割り込み要求の前記コンピュータへの送信；割り込み要求により前記コマンドがそれ自体のためであるかどうかの前記ドライブによる判断；前記コンピュータの複数のコマンドの前記ドライブによる列での格納；および、前記列に格納されるコマンドによって、および同期タイミング・クロックによる前記マスター軸モータおよび前記従属軸モータの前記ドライブによる制御からなる方法。
   
6. 請求項５に記載の方法であって、前記伝送線を通じて前記コンピュータからコマンドを受容する前記マスター軸ドライブのバッファおよび前記従属軸ドライブのバッファ；前記バッファによって受容される前記データが正しくおよび完全であるかどうか検出する前記マスター軸ドライブのエラーを検出するために使用される手段；同期受信クロックによって、前記従属軸ドライブのバッファによって受容された前記データが正しくおよび完全であるかどうかを検出するために、前記従属軸ドライブのエラーを検出するように使用される手段；列のエラーを検出するための前記手段によって、正しくおよび完全であると判断された前記データを格納するため、前記マスター軸ドライブおよび前記従属軸ドライブで列を作るように使用される手段；前期同期受信クロックにより前記列を作る手段によって前記列で格納されるデータを読み出し、そして、前記マスター軸ドライブおよび前記従属軸ドライブの位置コマンド領域に、前記データを伝達するため、前記マスター軸ドライブおよび前記従属軸ドライブの前記読出および伝達するように使用される手段；および、前記マスター軸ドライブおよび前記従属軸ドライブの前記位置コマンド領域に送信された前記データによる前記マスター軸モータおよび前記従属軸モータの駆動をさらに備える方法。
   
7. 請求項５に記載の方法であって、前記列を作る手段を満たすための連続コマンドを送る前記コンピュータ；前記列を作る手段が一杯である場合、前記コンピュータにコマンドの送信の停止を知らせる前記ドライブ；前記列を作る手段の残ったデータ量が所定量に達する場合、前記コンピュータにコマンドを再送するよう要求する前記ドライブ；および、前記列を作る手段の残ったデータ量が所定の最低限の量に達する場合、前記同期作業タイミング・クロックを減速させる同期作業タイミング・クロックのための前記手段をさらに備える方法。
   
8. 請求項５に記載の方法であって、前記マスター軸モータおよび前記従属軸モータは、ＡＣサーボモータである方法。