JP2943991B2 - サーボ制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、サーボモータを駆動制御するサーボ制御シ
ステムに係り、特にサーボドライバを電流制御部と位置
制御部とにそれぞれ分離したサーボ制御システムに関す
る。

〔従来技術〕

工作機械又は自動化装置を制御する数値制御装置又は
位置決め装置等では、各軸の位置決めを行うものとして
サーボモータが利用されている。

このサーボモータの駆動を制御するために従来は各サ
ーボモータ毎に、それに応じた出力定格のサーボドライ
バ及びこのサーボドライバを制御するための位置制御部
が設けられている。以下、このサーボドライバと位置制
御部とをサーボ制御手段とし、サーボモータとこのサー
ボ制御手段とが一体となったものをサーボ制御システム
とする。

以下、図面を用いて従来のサーボ制御システムを説明
する。第９図は従来のサーボ制御システムの概略構成を
示す図である。

サーボモータ７は例えば交流駆動型のACサーボモータ
である。サーボモータ７には、その現在位置をアブソリ
ュートに検出するための位置センサ８及び現在速度を検
出するための速度センサ（パルスジェネレータ）９が結
合されている。これらの各センサの出力P1及びF5は位置
センサ変換回路64及び速度センサ変換回路（F/V変換
器）63によって位置データP2及び速度データF4に変換さ
れ、位置制御部51及び速度制御部61に出力される。さら
に、サーボモータ７として同期型サーボモータを使用す
る場合は、位置センサ変換回路64は位置センサ８の出力
P1から界磁の切換位置を制御するための位相信号P3を電
流制御部62に出力する。

位置制御系５は位置制御部51とD/A変換器52とから構
成される。

位置制御部51は図示していない上位のコントローラか
らサーボモータ７の目標位置を示す位置指令データF0を
入力すると共に、サーボモータ７の現在位置を示す上記
位置データP2とを入力する。位置制御部51は位置指令デ
ータF0と位置データP2との間の偏差を求め、その位置偏
差に応じた速度指令信号F1をD/A変換器52に出力する。D
/A変換器52は位置制御部51からの速度指令信号F1をアナ
ログの速度指令信号F3に変換してサーボドライバ６に出
力する。

サーボドライバ６は速度制御部61、電流制御部62、速
度センサ変換回路63及び位置センサ64から構成される。

速度制御部61はD/A変換器52からの速度指令信号F3と
サーボモータ７の現在速度を示す速度信号F4とを入力す
る。速度制御部61は速度指令信号F3と速度信号F4との偏
差を求め、この速度偏差に応じたサーボモータ７のトル
ク信号（電流指令信号）T1を電流制御部62に出力する。

電流制御部62は３相のPWM信号によってパワートラン
ジスタを駆動し、サーボモータ７の各相（Ｕ相、Ｖ相、
Ｗ相）に駆動電流を供給する。このとき、電流検出アイ
ソレータCTによってＵ相及びＶ相の電流値の電流フィー
ドバック信号T3が電流制御部62にフィードバックされ
る。電流制御部62は、各相のトルク信号（電流指令信
号）T1と各相の電流フィードバック信号T3との偏差を増
幅して駆動電流をサーボモータ７に出力する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のようなサーボ制御システムにおいて、サーボモ
ータ７には、それに応じた出力定格のサーボドライバ６
を設ける必要があり、サーボモータ７を交換した場合に
はサーボドライバ６もサーボモータ７の定格に応じて同
時に交換しなければならない。その場合、位置制御系５
がサーボドライバ６と一体に設けられている場合は、サ
ーボドライバ６のみならず位置制御系５も一緒に交換し
なければならなかった。

また、一般には、各サーボモータ７毎に位置制御系５
とサーボドライバ６をそれぞれ設けるのが普通であるか
ら、複数の軸（サーボモータ）を同時に制御する必要の
ない場合であっても、各軸のサーボモータ毎に個別の位
置制御系５及びサーボドライバ６が存在し、コスト的に
も無駄であり、システム全体が大型化するという問題が
あった。

このような問題は、位置制御系５とサーボドライバ６
とを分離できるように構成することにより解決すること
ができる。

しかし、上述のようなサーボ制御システムにおいて
は、位置制御系５とサーボドライバ６との間を単に分離
する場合、それらの間をせいぜい着脱可能なケーブルで
個別に接続し、着脱可能な構成とすることができるにす
ぎない。それではケーブルコネクタの数やサイズが合わ
ない機器間では取り付けできないので、汎用性に欠ける
という問題がある。

また、この汎用性を考慮すると、単に着脱可能なケー
ブルで接続するのではなく、RS232C等の規格化された通
信回線で接続するのが好ましい。しかし、そのような通
信回線は片方向通信であるため、速度指令信号をサーボ
ドライバ側に送信できるだけであり、サーボドライバ側
の必要な情報、例えば定格データや故障データその他の
データを位置制御系５ひいては更に上位のコントローラ
側に送ることはできなかった。そのため、異なる定格の
サーボモータによって位置制御系５を共用したり、サー
ボドライバの状態をモニタしたりすることはできず、分
離による利便を享受することはできない。従って、単純
な分離では余り意味がない。

さらに、位置制御系５とサーボドライバ６（速度制御
部61）との間を分離できるからといって、両者間の距離
を大きくすることは、類似の制御系を分離することとな
り、好ましくない。一方、電流制御部62は他の制御系に
比べて高電圧電流を制御している関係上、サーボモータ
７に近接して配置するのが望ましいが、速度制御部61を
有するサーボドライバ６をサーボモータ７等の機器に近
接配置すると、速度制御部61がノイズ等の影響を受け易
くなるので、従来はサーボドライバ６とサーボモータ７
等とはある程度の距離をもって設置していた。

従って、位置制御系５と速度制御部61とを分離し、サ
ーボドライババ６とサーボモータ７との間の距離を隔て
て配置することは、本来のサーボ制御システムの構成と
しては望ましいものでなかった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、サー
ボ制御システムの適切な箇所において制御系を有効かつ
適切に分離することができるようにしたサーボ制御シス
テムを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のサーボ制御システムは、サーボモータと、速
度指令信号に基づいて前記サーボモータに駆動電流を供
給する電流制御手段と、位置指令信号及び前記サーボモ
ータの現在位置及び速度を表す信号を入力し、これらの
信号に基づいて前記速度指令信号を前記電流制御手段に
出力する位置速度制御手段と、前記サーボモータの現在
位置を検出し、検出した現在位置を示す出力信号を前記
位置速度制御手段に与える位置検出器と、前記位置速度
制御手段の側に付随して設けられ、前記位置検出器から
与えられる前記検出した現在位置を示す出力信号を基に
して算術的演算を行うことにより前記サーボモータの速
度に対応するデータを得る速度演算部と、前記位置速度
制御手段に前記サーボモータの目標位置を示す前記位置
指令信号を出力する上位コントローラと、前記電流制御
手段と前記位置速度制御手段との間で、両者間のデータ
伝送を双方向の通信回線で行う通信手段とを具備し、前
記位置検出器の前記出力信号については、前記通信手段
を経由せずに直接前記位置速度制御手段にフィードバッ
クするようにしたことを特徴とするものである。

〔作用〕

電流制御手段と位置速度制御手段との間に通信手段を
設けたため、電流制御手段と位置速度制御手段とが分離
され、通信手段を介して相互接続される構成となってい
る。従って、高い電流電圧を制御する電流制御手段をサ
ーボモータに近接配置する一方で、位置及び速度制御系
を有する位置速度制御手段をサーボモータとある程度の
距離をもって設置できるので、位置速度制御手段が電流
制御手段で発生するノイズ等の影響を受けることがなく
なる。

電流制御手段と位置速度制御手段との間のデータ伝送
を双方向の通信回線で行うようにしたので、電流制御手
段の制御パラメータ等を通信回線を介して上位コントロ
ーラで読み取ることが可能となる。従って、サーボモー
タの容量が変わった場合、電流制御手段の制御パラメー
タ等を上位コントローラで読み取り、それをサーボモー
タの定格に合わせて変更してやるだけで、どのような定
格のサーボモータにも対応できるようになる。

また、電流制御手段と位置速度制御手段とを分離した
ことによって、１個の電流制御手段に対して複数個のサ
ーボモータを設けることができるので、それらを切換手
段によって切換えて駆動制御できるようになる。

さらに、電流制御手段と位置速度制御手段とを分離し
たことによって、サーボモータと電流制御手段とからな
る組を複数個設けて位置速度制御手段と電流制御手段と
の間を通信手段によってそれぞれマルチポイント接続で
きるので、複数個のサーボモータを同時に制御できるよ
うになる。

更に、本発明においては、前記電流制御手段と前記位
置速度制御手段との間は双方向の通信手段を介して接続
することで、上記のように優れた効果を奏するようにし
た一方で、位置検出器の出力信号については、この通信
手段を経由せずに、直接、位置速度制御手段にフィード
バックするようにしたことを特徴としている。これによ
り、サーボ制御にとって必要なモータの現在位置を示す
情報が時間遅れを起こすことなく、直ちに位置速度制御
手段にフィードバックされることになるので、サーボ制
御ループの高応答性を維持することができる、という優
れた効果を奏する。また、ここで、モータ側には特別の
速度検出器を設けずに、位置速度制御手段に直接フィー
ドバックするのは、位置検出器の出力信号のみとし、サ
ーボ制御に必要なモータの速度データは、位置速度制御
手段の側に付随して設けられた速度演算部によって、位
置検出器から与えられる現在位置を示す出力信号を基に
して算術的演算を行うことにより得るようにしたことを
も特徴としている。これによって、モータ側でその速度
を検出して、位置検出器の出力信号とは別ラインで位置
速度制御手段の側にフィードバックさせる必要がなくな
り、双方向の通信手段の回路とは別に設けるべき直接フ
ィードバックラインの数を最小限に抑えることができ
る、という優れた効果を奏する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に従って詳細に説明
する。

第１図は本発明のサーボ制御システムの一実施例を示
す図である。

サーボモータ３は例えば同期型のACサーボモータであ
る。サーボモータ３には、その現在位置をアブソリュー
トに検出するための位置センサ４が結合されている。こ
の位置センサ４としては、例えば特開昭57−70406号公
報に示されたような誘導型の位相シフト型位置センサを
使用し、その出力P1を位置センサ変換回路14に入力し、
デジタルの位置データP2に変換する。

上位コントローラ10は位置制御部11に接続されてお
り、サーボモータ３の目標位置を示す位置指令データF0
を位置制御部11に出力する。また、上位コントローラ10
はシリアル通信インターフェイス13に接続されており、
各種データD1を出力する。

位置速度制御系１は位置制御部11と、速度制御部12
と、シリアル通信インターフェイス13と、位置センサ変
換回路14と、速度演算部15とから構成される。

位置制御部11は上位コントローラ10及び位置センサ変
換手段14に接続されており、サーボモータ３の目標位置
を示す位置指令データF0とサーボモータ３の現在位置を
示す位置データP2を入力する。

位置制御部11は速度制御部12に接続されており、位置
指令データF0と位置データP2との間の偏差を求め、その
位置偏差に応じた速度指令信号F1を速度制御部12に出力
する。なお、位置センサ変換回路14は位置センサ４の出
力P1からサーボモータ３の界磁の切換位置を制御するた
めの位相信号P3を生成し、シリアル通信インターフェイ
ス13に出力している。

速度制御部12は位置制御部11及び速度演算部15及びシ
リアル通信インターフェイス13に接続されており、位置
制御部11からの速度指令信号F1とサーボモータ３の現在
速度を示す速度信号F2とを入力する。速度信号F2は位置
センサ変換回路14の位置データP2を速度演算部15によっ
て変換したものである。速度演算部15は位置センサ変換
手段14の位置データP2を入力し、所定の単位時間当たり
の位置データP2の変化量に基づき、デジタル演算により
サーボモータの速度を算出する。

速度制御部12はシリアル通信インターフェイス13に接
続されており、速度指令信号F1と速度信号F2との偏差を
求め、この速度偏差に応じたサーボモータ３のトルク信
号（電流指令信号）T1をシリアル通信インターフェイス
13に出力する。

シリアル通信インターフェイス13は上位コントローラ
10、速度制御部12及び位置センサ変換手段14に接続され
ており、上記コントローラ10からの各種データD1、トル
ク信号T1及び位相信号P3を通信回線を介して電流制御系
２のシリアル通信インターフェイス21に伝送する。シリ
アル通信インターフェイス13とシリアル通信インターフ
ェイス21との間は双方向の通信回線で接続されており、
上位コントローラ10からの各種データD1及び電流制御系
２内で生成したデータD2は上位コントローラ10と電流制
御系２との間で相互にやりとりされる。

電流制御系２はシリアル通信インターフェイス21と電
流制御部22とから構成される。

シリアル通信インターフェイス21は位置速度制御系１
のシリアル通信インターフェイス13及び電流制御部22に
接続されており、トルク信号T1及び位相信号P3をシリア
ル通信インターフェイス13から受信し、トルク信号T2及
び位相信号P4として電流制御部22に出力するとともに、
電流制御部22内の制御状態を示すステイタス信号等の各
種データD2をシリアル通信インターフェイス13に送信す
る。

電流制御部22はシリアル通信インターフェイス21及び
サーボモータ３に接続されており、トルク信号T2及び位
相信号P4を入力し、それに基づいて３相のPWM信号を生
成してパワートランジスタを駆動し、サーボモータ３の
各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に駆動電流を供給する。この
とき、電流検出アイソレータCTによってＵ相及びＶ相の
電流値の電流フィードバック信号T3が電流制御部22にフ
ィードバックされる。電流制御部22は、各相のトルク信
号（電流指令信号）T2と各層の電流フィードバック信号
T3との偏差を増幅して駆動電流をサーボモータ３に供給
する。

また、シリアル通信インターフェイス21と電流制御部
22との間はデータ線で接続されており、両者間で各種デ
ータのやりとりが行えるようになっている。

電流制御部22は、サーボモータのオーバーロード、電
流電圧低下、過電流、過電圧及びオーバーヒート等の制
御状態検出する機能を有しており、また、これらの制御
状態を示すサーボステイタス信号と、電流アンプの定格
を示すIDコードと、制御対象となるサーボモータの定格
を示すモータ定格コード等の各種データを格納するメモ
リを有する。電流制御部22内のメモリに格納されている
データは、必要に応じて上記データD2として、データ線
及びシリアル通信インターフェイス21及び13を介して上
位コントローラ10に送信される。なお、モータ定格コー
ドは上記メモリ内にテーブルとして記憶されている。従
って、通信回線を介して接続されるサーボモータの定格
に応じたテーブル番号を選択することによって、電流制
御部22は定格の異なるサーボモータを制御できるように
なる。これによって、サーボモータを交換した場合でも
テーブル番号を変更するだけで電流制御部をそのサーボ
モータに応じた制御系に変更することができる。

次に、本実施例の動作を説明する。

まず、第１図のようなサーボ制御システムを構成した
ら、サーボモータ３の定格を示すテーブル番号のデータ
D1を上位コントローラ10からシリアル通信インターフェ
イス13を介して、電流制御系２側のシリアル通信インタ
ーフェイス21に送信する。送信されてきたテーブル番号
データはシリアル通信インターフェイス21によって電流
制御部22に送信される。これによって、電流制御部22で
はサーボモータ３の定格を特定し、サーボモータ３の定
格に応じた電流制御部として機能する。

上位コントローラ10はサーボモータ３の目標位置を示
す位置指令データF0を位置制御部11に出力する。位置制
御部11は位置指令データF0及び位置データP2に基づいた
速度指令信号P1を速度制御部12に出力する。速度制御部
12は速度指令信号F1及び速度信号F2に応じたトルク信号
（電流指令信号）T1をシリアル通信インターフェイス13
に出力する。

シリアル通信インターフェイス13とシリアル通信イン
ターフェイス21との間で送信が行われ、シリアル通信イ
ンターフェイス21から電流制御部22に対してトルク信号
T2及び位相信号P4が出力される。電流制御部22はトルク
信号T2、電流フィードバック信号T3及び位相信号P4に基
づいてサーボモータ３の駆動電流を制御する。サーボモ
ータ３に結合された位置センサ４の出力P1は位置速度制
御系１にフィードバックされる。サーボ制御システムは
以上の動作を繰り返して、サーボモータ３の回転を制御
する。

この制御の途中で、オーバーロード、電流電圧低下、
過電流、過電圧及びオーバーヒート等の異常が発生した
場合、これらの制御状態を示すステイタス信号のデータ
が電流制御部22からシリアル通信インターフェイス21に
送信される。このステイタス信号のデータはシリアル通
信インターフェイス13を介して上位コントローラ10に送
信される。上位コントローラ10はこのステイタス信号の
データを受け、ステイタス信号の種類に応じた処理を行
う。

サーボモータ３を定格の異なるサーボモータに変更す
る場合は、変更後のサーボモータの定格を示すテーブル
番号を電流制御部22に送信してやるだけで、電流制御部
22は変更後のサーボモータに応じた電流制御を行うこと
ができる。

第２図は第１図の位置センサ４の一例である誘導型の
位相シフト型位置センサからなるアブソリュート型の位
置センサを示す図である。尚、この位置センサ４の詳細
については特開昭57−70406号公報にて公知なので、こ
こでは簡単に説明する。

位置センサ４は、複数の極Ａ〜Ｄが円周方向に所定間
隔（一例として90度）で設けられたステータ23と、各極
Ａ〜Ｄによって囲まれたステータ23の空間内に挿入され
たロータ24とを備えている。

ロータ24は、回転角度に応じて各極Ａ〜Ｄのリラクタ
ンスを変化させる形状及び材質からなり、一例として偏
心円筒形である。ステータ23の各極Ａ〜Ｄには、１次コ
イル1A〜1D及び２次コイル2A〜2Dがそれぞれ巻回されて
いる。そして、半径方向で対向する２つの極Ａと極Ｃの
第１の対及び極Ｂと極Ｄの第２の対は作動的に動作する
ようにコイルが巻かれて、かつ差動的なリラクタンス変
化が生じるように構成されている。

第１の極の対Ａ及びＣに巻かれている１次コイル1A及
び1Cは、正弦信号sinωｔで励磁され、第２の極の対及
びＤに巻かれている１次コイル1B及び1Cは余弦信号cos
ωｔで励磁されている。その結果、２次コイル2A〜2Dか
らは、それらの合成出力信号Ｙが得られる。この合成出
力信号Ｙは、基準信号となる１次交流信号（１次コイル
の励磁信号）sinωｔ又はcosωｔに対して、ロータ24の
回転角度θに応じた電気的位相角度だけ位相シフトした
信号Ｙ＝sin（ωｔ−θ）である。

従って、上述のような誘電型の位相シフト型位置セン
サを用いる場合には、１次交流信号sinωｔ又はcosωｔ
を発生する交流信号発生手段と、合成出力信号Ｙの電気
的位相ずれθを測定しロータの位置データを算出する位
相差測定手段とを備える必要がある。この１次交流信号
発生手段と位相差測定手段とは位置センサ変換手段14の
中に設けられる。

第３図は第１図の位置センサ変換手段14の一例を示す
図である。位置センサ変換手段14においては、所定の高
速クロックパルスCPをカウンタ26でカウントし、このカ
ウンタ26の出力に基づいてサイン・コサイン信号発生手
段27で正弦信号sinωｔ及び余弦信号cosωｔをそれぞれ
発生する。サイン・コサイン信号発生手段27の出力は前
述のように１次コイル1A〜1D及び２次コイル2A〜2Dのそ
れぞれに印加される。

２次コイル2A〜2Dの合成出力信号Ｙ＝sin（ωｔ−
θ）は、ゼロクロス検出手段28に与えられる。ゼロクロ
ス検出手段28は合成出力信号Ｙの電気位相角がゼロのタ
イミングに同期してパルスＬを出力する。パルスＬはラ
ッチ回路29のラッチパルスとして使用される。従って、
ラッチ回路29がパルスＬの立ち上がり応じてカウンタ26
のカウント値をラッチする。カウンタ26のカウント値が
一巡する期間と正弦信号sinωｔの１周期とを同期させ
る。すると、ラッチ回路29には基準交流信号sinωｔと
合成出力信号Ｙ＝sin（ωｔ−θ）との位相差θに対応
するカウント値がラッチされることとなる。従って、ラ
ッチされた値がデジタルの位置データＤθとして出力さ
れる。尚、ラッチパルスＬはタイミングパルスとして適
宜利用することもできる。

また、ラッチ回路29にラッチされた値のうちサーボモ
ータの一回転内の絶対位置を示す値がデジタルの位相デ
ータP3として出力され、界磁の切換位置制御に利用され
る。

尚、第２図のような位相シフト型位置センサの合成出
力信号P1はサーボモータの絶対位置を信号の位相差とし
ているので、ノイズの影響を受けにくいという特徴を有
する。従って、第１図のように、位置センサ４から位置
速度制御系１に対して合成出力信号P1をフィードバック
する場合、通信回線を使用せずに、直接フィードバック
しても、ノイズ等の影響を受けないので、さしつかえな
い。但し、位置センサ４の合成出力信号P1をシリアル通
信インターフェイス等の通信回線を用いてフィードバッ
クしてもよい。

なお、第２図及び第３図は一回転の範囲をアブソリュ
ートで検出するものであるが、このようなアブソリュー
トセンサを複数個組み合わせて多回転にわたってアブソ
リュート位置を検出するようにするとよい。

第４図は本発明のサーボ制御システムを用いて複数の
サーボモータを切り換えて制御する場合の実施例を示す
図である。第４図において第１図と同じ構成のものには
同一の符号が付してあるので、その説明は省略する。

本実施例が第１図のものと異なる点は複数のサーボモ
ータ3a、3b〜3nを軸切換ユニット20に接続し、３相（Ｕ
相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動電流及び位置センサ用の正弦信
号、余弦信号、合成出力信号を軸切換ユニット20で切り
換えて交互に駆動するようにした点である。

軸切換ユニット20は電流制御部22、位置センサ変換手
段14、上位コントローラ、サーボモータ3a、3b〜3n及び
位置センサ4a、4b〜4nにそれぞれ接続されており、上位
コントローラ10からの軸切換信号Chに応じて、駆動電流
を各サーボモータ3a、3b〜3nに、位置センサ用の信号を
各位置センサ4a、4b〜4nに、それぞれ切換えて接続す
る。従って、上位コントローラ10の軸切換信号Chに応じ
てサーボモータ3a、3b〜3n及び位置センサ4a、4b〜4nの
一組が位置速度制御系１及び電流制御系２に選択的に接
続され、それぞれのサーボ制御ループを形成する。

即ち、軸切換えユニット20は、各サーボモータ3a、3b
〜3n及び各位置センサ4a、4b〜4nのそれぞれに対応して
設けられたスイッチング素子を有しており、１組のサー
ボモータ及び位置センサに対応したスイッチング素子の
みを選択的に導通させることにより、１組のサーボモー
タ及び位置センサのみを制御ループに選択的に接続す
る。

この時、サーボモータ3a、3b〜3nの全ての定格が同じ
場合はサーボモータの定格を示すテーブル番号は一定の
まま切換え制御だけを行えばよい。また、各サーボモー
タ3a、3b〜3nの定格がそれぞれ異なる場合には、そのサ
ーボモータを制御する前に通信回線を介してそのサーボ
モータの定格を示すテーブル番号を送信してやれば、１
つの電流制御系２で容量の異なるサーボモータを順次切
換えて制御することができる。

第５図は本発明のサーボ制御システムを用いて複数の
サーボモータを同時に制御する場合の実施例を示す図で
ある。第５図において第１図と同じ構成のものには同一
の符号が付してあるので、その説明は省略する。

本実施例が第１図のものと異なる点はサーボモータの
駆動電流を制御する電流制御系2X、2Y、2Zを複数設け、
これらの間を通信回線でマルチポイント接続し、各電流
制御系2X、2Y、2Zにサーボモータ3X、3Y、3Zをそれぞれ
接続した点である。即ち、本実施例では、サーボモータ
と、位置センサと、電流制御系とからなる組を複数個設
け、これらのシリアル通信インターフェイス21X,21Y及
び21Zと位置速度制御系１のシリアル通信インターフェ
イス13とをマルチポイント接続とした。また、本実施例
も第１図及び第４図の実施例と同様に、位置センサ4X、
4Y及び4Zの出力PX、PY及びPZを位置センサ変換手段14に
直接取り込むようにしている。位置速度制御系１では、
位置制御動作及び速度制御動作を各軸毎にそれぞれ行
い、シリアル通信インターフェイス13では各軸のデータ
を送受信する。

シリアル通信インターフェイス13から各電流制御系の
シリアル通信インターフェイス21X、21Y,21Zに対して、
トルク信号T1、位相データP3及び各種データD1を同時に
送信することができ、サーボモータ3X、3Y及び3Zを同時
に制御することか可能となる。各電流制御部22X、22Y,2
2Zは送信されてきたデータが自局に対するデータである
かどうかを判別し、自局に対するデータの場合にはそれ
を読み取り、そのデータに応じた制御を行う。例えば、
サーボモータの駆動に関するデータの場合は、そのデー
タに基づいて駆動電流をサーボモータに供給する。ま
た、サーボモータの定格を示すテーブル番号が送信され
てきた場合は、そのテーブル番号に応じて電流制御部22
の駆動電流がそのサーボモータの定格に応じたものに変
更される。

本実施例のようにサーボモータと電流制御系とからな
る組を複数個設け、位置・速度制御系は共通とし、それ
らの間の通信回線をマルチポイント接続とすることによ
って、複数のサーボモータを同時に制御することができ
る。

第９図のような従来のサーボ制御システムでは、位置
制御系５と速度制御部61との間の応答速度は数msecのオ
ーダーであり、速度制御部61と電流制御部62との間の応
答速度は数十μsecのオーダーである。即ち、位置制御
系５とサーボドライバ６との間の応答速度は、速度制御
部61と電流制御部62との間の応答速度よりも十分遅くて
もよい。故に、位置制御系５とサーボドライバ６との間
を分離し、その間をRS232C等の通信回線で接続し、位置
制御系５の速度指令信号を速度制御部61に送信すること
が可能である。

しかしながら、RS232C等の通信回線は、速度制御部61
と電流制御部62との間に要求される十μsec程度の応答
速度を満足していないので、RS232C等の通信回線を第１
図のシリアル通信インターフェイス13及び21に適用する
ことはできない。

また、RS232C等の通信プロトコルは、７又は８ビット
のデータを１つのキャラクタ情報に対応させて通信する
方式なので、次のような問題もある。

第１に、データ形式がバイナリ数のようなビット単位
の情報なので、データ自身と通信制御用のコード（キャ
ラクタ）との区別ができない場合が発生して、一般的に
データのビット透過性が保証されない。

第２に、シリアル通信の線路をマルチポイント接続し
た場合、各接続点における局を指定する制御コードが必
要となるが、上述の同様にビット透過性が悪いためにデ
ータ部と制御コード部とを識別できない。

第３に、速度制御部61と電流制御部62との間では、数
値データのみが送信できればよいので、キャラクタ情報
を送信し、それを数値データに変換するという無駄な処
理を行なわなければならない。

一方、HDLC（High Level Data Link Control）に
代表される通信方式は、データのビット透過性が保証さ
れ、局指定機能も有しているので、速度制御部61と電流
制御部62との間の通信方式として、採用することは可能
である。

しかし、このHDLCは連続する“1"の数とフラグシーケ
ンスとを制御して送受信、及びそれぞれのデータのエン
コード及びデコードを行なわなければならないため、そ
れらの機能を満足するためのハードウェアが複雑かつ高
価となり、通信のためのハードウェアも大規模なものと
なり、コスト的にも第１図のようなサーボ制御システム
へ適用するには不向きである。

そこで、本実施例では、コスト的にも安価で単純なハ
ードウェアで構成され、データを高速に送信できる新規
なシリアル通信方式を採用している。

以下、このシリアル通信方式について説明する。

第６図は本発明実施例のサーボ制御システムの通信方
式で用いて送受信データの概略構成を示す図である。第
６図（ａ）は送信されるフレームの順序を、第６図
（ｂ）はそのフレームの一単位の構成を、第６図（ｃ）
は親局から送信されるスタートフレームSFの構成を、第
６図（ｄ）は子局から送信されるスタートフレームSFの
構成をそれぞれ示す図である。

本実施例のデータ伝送の速度は2Mbps（クロック周波
数32MHzの時）であり、伝送フォーマットはNRZであり、
通信方式は非同期の全二重モードである。

親局と子局の間で１回の伝送で送信されるフレーム数
は、１個のスタートフレームSFと、これに続く８個のデ
ータフレーム1F〜8Fである。以下、本実施例では、デー
タフレームの長さ（データ長）が８フレームの場合につ
いて説明するが、このデータ長は予め通信システムを構
成する際に、マイクロプロセッサ（CPU）又は外部スイ
ッチによって、例えば２フレーム、４フレーム、８フレ
ーム、16フレーム等のようにシステムの大きさに応じて
任意の長さに切換えられるようにする。そして、一度デ
ータ長を設定したら、そのデータ長で通信が行われる。

スタートフレームSF及びデータフレーム1F〜8Fは共に
11ビット構成である。スタートフレームSF及びデータフ
レーム1F〜8Fの最初の１ビットは、フレームの開始を示
すためのスタートビットSBであり、具体的にはハイレベ
ル“1"がセットされる。従って、データとデータとの
間、即ちデータフレーム8Fと、次のデータのスタートフ
レームSFとの間にはローレベル“0"がセットされる。

このスタートビットSBの次には、８ビットからなるデ
ータビット信号B0〜B7が設けられる。データフレーム1F
〜8Fのデータビット部B0〜B7には、各種のデータを示す
ビットがセットされるが、スタートフレームSFのデータ
ビット部B0〜B7には次のようなデータがセットされる。

即ち、スタートフレームSFのデータビット部B0〜B7に
は、少なくとも１つの局アドレスがセットされる。親局
が子局に対してデータを送信する場合は、データビット
部B0〜B7の最初の３ビットB0、B1及びB2に、送信先の局
アドレスを示すビットS0、S1及びS2がセットされる。ま
た、親局が子局に対してデータの送信を要求する場合
は、次の３ビットB3、B4及びB5に、送信の要求される送
信要求先の局アドレスを示すビットR0、R1及びR2がセッ
トされる。逆に子局が親局に対してデータを送信する場
合は、最初の３ビットB0、B1及びB2に、自局のアドレス
を示すビットA0、A1及びA2がセットされる。このような
スタートフレームSFを親局と子局との間で送受信するこ
とによって、親局と子局をマルチポイント接続すること
が可能となる。

このデータビット部B0〜B7の次には、フレームの種類
を判別するための１ビットからなる判別ビットDBが設け
られる。即ち、フレームの種類がスタートフレームSFの
場合はハイレベル“1"がセットされ、データフレーム1F
〜8Fの場合はローレベル“0"がセットされる。従って、
この判別ビットを受信側で判別することによって、フレ
ームがスタートフレームSFなのか、データフレーム1F〜
8Fなのかを判別することができる。

この判別ビットDBの次には、１ビットからなるパリテ
ィビットPBが設けられる。このパリティビットPBはデー
タビット部B0〜B7のハイレベル“1"の数が偶数個の場合
にハイレベル“1"がセットされる。

図示していないが、スタートフレームSFの前には１フ
レーム長又は２フレーム長のアイドル信号を乗せること
ができる。このアイドル信号は、ハイレベル“1"と、ロ
ーレベル“0"とが交互に繰り返される信号のことであ
り、受信側ではこのアイドル信号のパターンが正常に送
信されたかどうかによって、通信回線の不良を検出す
る。即ち、伝送フォーマットがNRZの場合は、このよう
なアイドルフレームはデューティ50パーセントの正確な
矩形波である。従って、通信線に断線、短絡、ノイズ混
入等の異常が生じれば、正確なアイドル波形に変化が生
じるので、その変化をハード的に検出すれば通信線の異
常を容易に検出することができる。

第７図は第１図のシリアル通信インターフェイス13及
び21の構成を示す図である。

クロック分周器31は32MHzのクロックを入力し、32MHZ
のクロック、位相反転した32MHzのクロック、シリアル
通信インターフェイス内の各ロジック駆動用の2MHzのク
ロック及び所定周波数のクロックACK及びBCKを出力す
る。

デジタルフィルタ32はクロック分周器31、シフトクロ
ック発生回路33及びセレクトスイッチ34に接続され、32
MHzクロック及び第６図のフレームで構成された受信デ
ータD11（データD1に相当する）を入力し、パルス割れ
等を修正してシフトクロック発生回路33及びセレクトス
イッチ34に出力する。

シフトクロック発生回路33はクロック分周器31、デジ
タルフィルタ32、受信用シフトレジスタ38及びラッチタ
イミング信号発生回路39に接続され、32MHzクロック及
びデジタルフィルタ32で修正された受信データD1を入力
し、レジスタのシフト用クロックを受信用シフトレジス
タ38及びラッチタイミング信号発生回路39に出力する。

セレクトスイッチ34はデジタルフィルタ32、アイドル
信号チェック回路35、スタートビット検出器36、アンド
回路37及びコントロールレジスタ75に接続され、デジタ
ルフィルタ32で修正された受信データD1を、コントロー
ルレジスタ75の出力に応じてアイドル信号チェック回路
35に出力するか、スタートビット検出器36及びアンド回
路37に直接出力するかを選択的に切換える。

アイドル信号チェック回路35はセレクトスイッチ34、
スタートビット検出器36及びアンド回路37に接続され、
受信データD1の前に付加されたアイドル信号が正常に受
信されたかどうかをチェックし、その結果をアイドルチ
ェック結果信号IDELとしてシリアル通信インターフェイ
スの外部（上位コントローラ10又は電流制御部22）に出
力するとともに、その受信データD1をスタートビット検
出器36及びアンド回路37に出力する。このアイドルチェ
ック結果信号IDELによって、通信回線が正常であるか否
かを受信側は判断することができる。

スタートビット検出器36はセレクトスイッチ34、アイ
ドル信号チェック回路35、アンド回路37及びラッチタイ
ミング信号発生回路39に接続され、セレクトスイッチ34
又はアイドルチェック回路35のいずれかから受信データ
D1を入力し、そのデータを構成する各フレームSF、1F〜
8Fの先頭に位置するスタートビットSBを検出し、スター
トビットSBを検出した時点で、内蔵カウンタをリセット
し、スタートビットSBに続くデータビット部B0〜B7、判
別ビットDB及びパリテイビットPBに対応する数（本実施
例では10）をカウントするまでの間、アンド回路37にハ
イレベル“1"を出力する。

アンド回路37はセレクトスイッチ34、アイドル信号チ
ェック回路35、スタートビット検出器36及び受信用シフ
トレジスタ38に接続され、スタートビット検出器36から
ハイレベル“1"が出力されている間、受信データD1をセ
レクトスイッチ34又はアイドル信号チェック回路35から
受信用シフトレジスタ38に出力する。

即ち、スタートビット検出器36及びアンド回路37によ
って、受信データD1の各フレームSF、1F〜8Fの中からス
タートビットSBに続くデータビット部B0〜B7、判別ビッ
トDB及びパリテイビットPBに対応する10ビット分が受信
用シフトレジスタ38に出力される。

受信用シフトレジスタ38はシフトクロック発生回路33
及びアンド回路37に接続され、シフトクロック発生回路
33のクロックによってアンド回路37からの10ビット分の
データを格納する。また、受信用シフトレジスタ38はラ
ッチタイミング信号発生回路39に接続され、各フレーム
SF、1F〜8Fの判別ビットDBのデータを出力する。さら
に、受信用シフトレジスタ38はレジスタ41に８ビット構
成のバスで接続され、各フレームのデータビット部B0〜
B7のデータをパラレルに出力する。シリアル通信インタ
ーフェイスが子局に設けられる場合は、受信用シフトレ
ジスタ38は局セレクデコーダ40に接続され、フレームの
データビット部B0〜B5、即ち送信先局アドレスS0、S1及
びS2と送信要求先アドレスR0、R1及びR2のデータを出力
する。

尚、図示していないが、受信用シフトレジスタ38には
パリティチェック用のデコーダが接続され、受信データ
D11のバリティチェックが行われる。

ラッチタイミング信号発生回路30はシフトクロック発
生回路33、スタートビッオ検出器36、受信用シフトレジ
スタ38及びレジスタ41に接続され、受信用シフトレジス
タ38に格納されている受信データD11がスタートフレー
ムSFなのか、データフレーム1F〜8Fなのかを判別ビット
DBに基づいて判断し、フレームの順番に応じたレジスタ
41の位置に受信データD11を格納する。

また、ラッチタイミング信号発生回路39はレジスタ41
及び42、シフトレジスタ45に接続され、受信データD11
をそれぞれ転送するためのタイミング信号を出力する。
さらに、ラッチタイミング信号発生回路39はコントロー
ルレジスタ75に接続され、コントロールレジスタ75内の
順に応じて第６図のフレーム構成（データフレームの
数）を任意に設定できる。即ち、本実施例では、データ
フレームが８個の場合について説明しているが、データ
フレームが４個の場合にはこのコントロールレジスタ75
の設定値を変更するだけで、４個のデータフレームに対
応することができる。

レジスタ41は受信用シフトレジスタ38、ラッチタイミ
ング信号発生回路39、アンド回路47及びレジスタ42に接
続され、ラッチタイミング発生回路39からのタイミング
パルスによって、受信用シフトレジスタ38から各フレー
ムのデータビット部B0〜B7のデータをパラレルに入力
し、格納する。また、レジスタ41はアンド回路47に接続
され、データの格納が終了したらハイレベル“1"をアン
ド回路47に出力する。従って、アンド回路47の他方の入
力がハイレベル“1"の場合には、格納終了を示す読出可
能信号RXRDYが外部（上位コントローラ10又は電流制御
部22）に出力される。そして、レジスタ41のデータはレ
ジスタ42に転送され、読出可能状態となる。尚、レジス
タ41はデータビット部B0〜B7のデータを各フレームSF、
1F〜8Fよりも１フレーム分多い10個分（８×10ビット）
を格納するだけの容量を有する。これは、スタートフレ
ームSFとデータフレーム1F〜8Fの合計を偶数にするため
である。

レジスタ42はレジスタ41と同じ容量（８×10ビット）
であり、レジスタ41、ラッチタイミング信号発生回路3
9、出力バッファ43及びフレームセレクタ44に接続され
る。レジスタ42はラッチタイミング信号発生回路39から
のタイミングパルスに応じて、レジスタ41内のデータを
全て格納し、そのデータをフレームセレクタ44及び出力
バッファ43にパラレルに同時に出力する。

出力バッファ43はレジスタ41と同じ容量（８×10ビッ
ト）であり、レジスタ42及びデコーダ76に接続され、フ
レーム1F〜8Fの中からデコーダ76に指定されたアドレス
に対応するフレームのデータを外部データバスD21を介
して外部に出力する。

フレームセレクタ44はレジスタ42、シフトレジスタ45
及びデコーダ76に接続され、デコーダ76のフレーム選択
信号SEに応じて、レジスタ42から順番に出力されるフレ
ーム1F〜8Fの中の任意のフレーム２個分のデータを選択
的にシフトレジスタ46に出力する。

シフトレジスタ45は２フレーム分のデータ（８×２ビ
ット）を格納するだけの容量を有し、ラッチタイミング
信号発生回路39、フレームセレクタ44、出力バッファ46
及びコントロールレジスタ75に接続され、タイミング信
号に応じてフレームセレクタ44で選択された任意の２フ
レーム分のデータを格納し、コントロールレジスタ75の
出力に応じて、格納したデータを所定量だけシフトし、
出力バッファ46に出力する。

即ち、このシフトレジスタ45は第１図の位相信号P4を
サーボモータの極数に応じて出力するためのレジスタで
ある。通常。位置センサ変換手段14が出力する位相信号
P3は、極数が２個の場合の信号であるが、サーホモータ
３の極数が４極、６極、８極の場合にはそれに応じた位
相信号P4を出力しなければならない。従って、シフトレ
ジスタ45は、受信したデータが第１図の位置センサ変換
手段14から出力された２極分の位相信号P3から４極、６
極又は８極の位相信号を生成しなければならない。従っ
て、シフトレジスタ45はレジスタ42から出力されるデー
タの中から位相信号の乗ったフレームを取り出し、さら
にそのデータをシフトし、極数が４極、６極、８極の位
相信号を生成している。尚、サーボモータ３の極数が２
極の場合はデータをシフトせずに直接出力バッファ46を
介して出力すればよい。

出力バッファ46はシフトレジスタ45に接続され、シフ
トレジスタ45内のデータを固定レベルの位相信号P4に変
換して電流制御部22に出力する。

以上、受信データの処理について説明したが、通信回
線を第５図のようにマルチポイント接続する場合には、
子局側のシリアル通信インターフェイスに局セレクトデ
コーダ40、オア回路46、アンド回路47及び送信側出力バ
ッファ79が必要となるので、これらについて説明する。

局セレクトデコーダ40は受信用シフトレジスタ38、送
信側出力バッファ79、オア回路46に接続され、受信用シ
フトレジスタ38に格納されている送信先局アドレスS0、
S1及びS2のデータが自局のアドレスである場合は、オア
回路46にハイレベル“1"を、そうでない場合はローレベ
ル“0"を出力する。オア回路46は局セレクトデコーダ40
及びコントロールレジスタ75の出力を入力し、その論理
和信号をアンド回路47に出力する。従って、受信用シフ
トレジスタ38に格納されている送信先局アドレスS0、S1
及びS2のデータが自局のアドレスであり、かつ、レジス
タ41のデータ格納が終了している場合に限り、アンド回
路47からは読出可能信号RXRDYが出力される。従って、
電流制御部22はそのデータを自局に対するデータとして
読み出すことができる。そうでない場合はアンド回路47
からは読出可能信号RXRDYは出力されない。

このときに、コントロールレジスタ75からオア回路に
ハイレベル“1"が出力されている場合は、局セレクトデ
コーダ40の出力に関係なく受信データは電流制御部22に
読み取られる。即ち、複数の電流制御系２がマルチポイ
ント接続されており、全ての電流制御部22に同時に同じ
データを送信したい場合には、オア回路46に対してハイ
レベルが出力されるようにコントロールレジスタ75をセ
ットすればよい。

また、局セレクトデコーダ40は送信要求先アドレスR
0、R1及びR2が自局のアドレスである場合は、送信側出
力バッファ79にローレベル“0"を出力し、そうでない場
合はハイレベル“1"を出力する。従って、シリアル通信
インターフェイスは送信要求先アドレスR0、R1及びR2が
自局のアドレスである場合にのみ、データを出力し、そ
うでない場合はデータを出力しない。受信側が親局の場
合には、このような制御は必要なく、送信されてくるデ
ータを全て読み込めばよい。

次に、データを送信する場合について説明する。

レジスタ70は外部データバスD21、データセレクタ72
及びデコーダ76に接続され、デコーダ76からの書込み信
号WR1に応じで、外部データバスD21を介して送信されて
きたデータを格納し、データセレクタ72に出力する。

入力ラッチ71は２フレーム分のデータ（８×２ビッ
ト）を格納するだけの容量を有し、外部データバスD22
及びデータセレクタ72に接続され、電流制御部22のメモ
リ領域に格納されている電流アンプの定格を示すIDコー
ドやモータ定格コード等のデータを格納し、データセレ
クタ72に出力する。

データセレクタ72はレジスタ70、入力ラッチ71、レジ
スタ73、コントロールレジスタ75及びデコーダ76に接続
され、デコーダ76のフレーム選択信号SEに応じて、レジ
スタ70から順番に出力されるフレーム1F〜8Fの中の任意
の順番にフレーム２個分のデータを選択的に挿入し、レ
ジスタ73に出力する。

レジスタ73はシフトタイミング信号発生回路78、デー
タセレクタ72及びレジスタ74に接続され、タイミング信
号に応じてデータセレクタ72からのデータを格納し、次
段のレジスタ74に出力する。尚、レジスタ73はデータビ
ット部B0〜B7のデータを各フレームSF、1F〜8Fよりも１
フレーム分多い10個分（８×10ビット）を格納するだけ
の容量を有する。

レジスタ74はレジスタ73と同じ容量（８×10ビット）
であり、レジスタ73、シフトタイミング信号発生回路7
8、送信用シフトレジスタ77に接続される。レジスタ74
はシフトタイミング信号発生回路78からのタイミングパ
ルスに応じて、レジスタ41内のデータを全て格納する。
データの格納が終了したら送信可能信号TXRDYを電流制
御部22に出力する。従って、電流制御部22はレジスタ74
のデータを送信用シフトレジスタ77にパラレル転送し、
送信可能状態にすることができる。

送信用シフトレジスタ77はレジスタ74、シフトタイミ
ング信号発生回路78及び送信用出力バッファ79に接続さ
れ、レジスタ74のデータを格納し、タイミング信号に応
じて格納されたデータをシリアルに送信用出力バッファ
79に出力する。

送信用出力バッファ79は送信用シフトレジスタ77及び
局セレクトデコーダ40に接続され、局セレクトデコーダ
40からローレベル“0"、即ち送信してもよいという信号
を受けることによって、送信用シフトレジスタ77からシ
リアルに出力されるデータを送信データD12として出力
する。

コントロールレジスタ75は外部データバスD21、セレ
クトスイッチ34、ラッチタイミング信号発生回路39、オ
ア回路46、シフトレジスタ45、データセレクタ72及びシ
フトタイミング信号発生回路78に接続され、各種のコン
トロール用信号を外部データバスD21から入力し、その
コントロール用信号を各デバイスに出力し、アイドル信
号の有無、送受信するフレームの数等を定義する。

デコーダ76は電流制御部22から各種の信号、例えばチ
ップセレクト信号CS、アドレス信号ADR、読出信号RD、
書込信号WR及びデータ読出書込信号DRW等を入力し、読
出信号RD1、RD2、書込信号WR1、WR2及びフレーム選択信
号SE等を各デバイスに出力する。

次に、このシリアル通信方式の動作について説明す
る。

まず、シリアル通信インターフェイスは第６図のよう
なフレーム構成のデータを受信すると、それを受信デー
タD11としてデジタルフィルタ32を通過させ、受信デー
タD11のパルス割れ等を修正する。

修正された受信データD11は、セレクトスイッチ34に
よって、アイドル信号チェック回路35を通過するか、又
は直接アンド回路37及びスタートビット検出器36に出力
される。従って、受信データD11の内、各フレームのス
タートビットSBに続くデータビット部B0〜B7、判別ビッ
トDB及びパリティビットPBのデータのみが受信用シフト
レジスタ38に格納される。

受信用フレーム38に格納された受信データD11がスタ
ートフレームSFの場合、そのデータビット部B0〜B5（送
信先局アドレスS0、S1及びS2と送信要求先アドレスR0、
R1及びR2）に基づいて、局セレクトデコーダ40は自局に
対して送信されたデータなのか、自局に対する送信要求
なのかを判断する。

自局に対して送信されたデータあり、かつ、レジスタ
41に受信データの全てのフレームが格納された場合は、
アンド回路47から読出可能信号RXRDYが出力されるの
で、受信データD11はレジスタ41及び42、出力バッファ4
3及び外部データバスD12を介して電流制御部22体に取り
込まれる。

また、受信データD11に位相信号が含まれ、極数を変
換しなければならない場合は、フレームセレクタ44、シ
フトレジスタ45及び出力バッファ46を介して所定極数の
位相信号P4が出力される。

次に、データを送信する場合について説明する。

送信データは外部データバスD21、データセレクタ7
2、レジスタ73及び74を介して送信用シフトレジスタ77
に格納される。このとき、電流制御部22のメモリ領域に
格納されているデータを同時に送信する場合は、データ
セレクタスイッチ72によって、送信データの任意の場所
にメモリ領域のデータが挿入される。

レジスタ74は送信データの格納が終了した時点で送信
可能信号TXRDYを電流制御部22に出力するので、この送
信可能信号TXRDYに応じて送信用シフトレジスタ77から
送信データD12が出力される。しかし、受信用フレーム3
8に格納された受信データD11の送信要求先アドレスR0、
R1及びR2が自局に対する送信要求でなければ、送信用出
力バッファ79によって送信データD12は出力されない。

以上のような通信方式を採用することによって、１ビ
ットからなるスタートビットと、所定数のビットからな
るデータビットと、１ビットからなる判別ビットと、パ
リティビットとからなるフレームを一単位としているの
で、受信側では、スタートビットを検出しているので、
スタートビットから何番目のビットがデータビット、判
別ビット又はパリティビットであるかを容易に識別する
ことができる。

また、このような構成のフレームを予め決められた数
だけ送信し、その最初のフレームのデータビットに少な
くとも１つの局アドレスをセットし、それをスタートフ
レームとし、データビットに各種のデータをセットされ
たデータフレームを、このスタートフレームの次に付加
して送信しているので、マルチポイント接続した場合で
も、送信データが自局に対するデータなのかどうかを容
易に判断することができる。

さらに、送受信されるデータの構成が単純なため、送
受信に要する時間、即ち、送信速度を大幅に向上でき、
従来不可能とされていた速度制御部と電流制御部との間
におけるデータの送受信を高速で行うことができ、送受
信用のインターフェイスもコスト的に安価で単純なハー
ドウェアで実現できるようになる。

第８図は第５図のサーボ制御システムをラック内に収
納した際の外観図である。電源ユニット80は位置速度制
御ユニット１、電流制御ユニット2X、2Y及び2Zに電力を
供給するためのユニットである。それぞれのユニットは
ラック81内に格納される。電流制御ユニット2X、2Y及び
2Zはサーボモータに電流を供給するためのインバータ回
路を有しているので、電源ユニット80及び位置速度制御
ユニット１に比べてかなりの発熱がある。従って、本実
施例では、電流制御ユニット2X、2Y及び2Zをラック81内
で互い隣接配置し、その発熱部となる後部側面に吸熱板
82を取り付けている。さらに、この吸熱板82には、ヒー
トパイプ83が結合されており、これを介して電流制御ユ
ニット2X、2Y及び2Zにおける発熱がラック81の外部に設
けられた放熱部に放出されるようになっている。即ち、
本実施例では発熱の大きい電流制御ユニット2X、2Y及び
2Zをそれぞれ隣接配置し、それぞれのユニットから発生
する熱を共通の放熱装置（吸熱板82、ヒートパイプ83）
で外部に逃がして放熱している。吸熱板82をフィン構造
とし、直接外気に放熱するようにしてもよい。

また、第９図の従来技術においては、サーボドライバ
に速度制御ループを内蔵している関係上、サーボドライ
バとサーボモータを近接して配置できなかったが、本発
明によれば速度及び位置の制御系を電流制御系と分離配
置しているので、第１図及び第５図の実施例において、
電流制御系をサーボモータに内蔵し、両者を一体構成と
することができる。この場合、電流制御系とサーボモー
タの定格はそれぞれ一対一の関係であり、サーボモータ
交換時には電流制御系とサーボモータを一体として交換
すればよい。

なお、サーボモータは同期型サーボモータに限らず誘
導型ACサーボモータであってもよい。その場合は、位相
信号P3を生成する必要はない。また、ACサーボモータに
限らず、DCサーボモータ等のその他のタイプのものでも
よいは言うまでもない。また、位置センサも誘導式位相
シフト型センサに限らず、光学式アブソリュートエンコ
ーダやインクリメンタルエンコーダ又はその他のタイプ
のセンサを使用してもよい。

さらに、通信回線は電気ケーブルに限らず、光ケーブ
ルを用いてもよい。

〔発明の効果〕

本発明では、電流制御手段と位置速度制御手段との間
のデータ伝送を双方向の通信回線で行うようにしたの
で、異なる容量のサーボモータに対しても制御系の構成
を変更することなく対応でき、サーボモータの交換に際
してサーボドライバ等を交換しなくてもよくなる。ま
た、位置及び速度の制御系と電流制御系とを分離するこ
とによって、電流制御系をサーボモータに近接配置で
き、速度制御系を有する位置速度制御手段をサーボモー
タとある程度の距離をもって設置できるので、位置速度
制御手段がノイズ等の影響を受けることがなくなり、最
適な構成のサーボ制御システムを発現できるという効果
がある。

更に、本発明においては、前記電流制御手段と前記位
置速度制御手段との間は双方向の通信手段を介して接続
することで、上記のように優れた効果を奏するようにし
た一方で、位置検出器の出力信号については、この通信
手段を経由せずに、直接、位置速度制御手段にフィード
バックするようにしたことを特徴としている。これによ
り、サーボ制御にとって必要なモータの現在位置を示す
情報が時間遅れを起こすことなく、直ちに位置速度制御
手段にフィードバックされることになるので、サーボ制
御ループの高応答性を維持することができる、という優
れた効果を奏する。また、ここで、モータ側には特別の
速度検出器を設けずに、位置速度制御手段に直接フィー
ドバックするのは、位置検出器の出力信号のみとし、サ
ーボ制御に必要なモータの速度データは、位置速度制御
手段の側に付随して設けられた速度演算部によって、位
置検出器から与えられる現在位置を示す出力信号を基に
して算術的演算を行うことにより得るようにしたことを
も特徴としている。これによって、モータ側でその速度
を検出して、位置検出器の出力信号とは別ラインで位置
速度制御手段の側にフィードバックさせる必要がなくな
り、双方向の通信手段の回線とは別に設けるべき直接フ
ィードバックラインの数を最小限に抑えることができ
る、という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーボ制御システムの一実施例の概略
構成を示すブロック図、 第２図は第１図の位置センサの一例である誘導型の位相
シフト型位置センサからなるアブソリュート型の位置セ
ンサを示す横断面図、 第３図は第１図の位置センサ変換手段の一例を示すブロ
ック図、 第４図は本発明のサーボ制御システムを用いて複数のサ
ーボモータを切り換えて制御する場合の実施例を示すブ
ロック図、 第５図は本発明のサーボ制御システムを用いて複数のサ
ーボモータを同時に制御する場合の実施例を示すブロッ
ク図、 第６図は第１図の位置速度制御系と電流制御系との間の
通信に用いられる送信用データのフォーマットの概略構
成を示す図、 第７図は第１図のシリアル通信インターフェイスの構成
例を示すブロック図、 第８図は第５図のサーボ制御システムをラック内に収納
した場合の外観を示す図、 第９図は従来のサーボ制御システムの一例の概略構成を
示すブロック図である。 １……位置速度制御系、２……電流制御系、３……サー
ボモータ、４……位置センサ、13,21……シリアル通信
インターフェイス、10……上位コントローラ、SF……ス
タートフレーム、1F〜8F……データフレーム、SB……ス
タートビット、B0〜B7……データビット、DB……判別ビ
ット、PB……パリティビット、36……スタートビット検
出器、38……受信用シフトレジスタ、41,42……レジス
タ、43,46……出力バッファタ、45……シフトレジス
タ、40……局セレクトデコーダ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−300301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−274309（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−221280（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−70406（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−106779（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 G05B 19/12 - 19/46

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボモータと、 速度指令信号に基づいて前記サーボモータに駆動電流を
   供給する電流制御手段と、 位置指令信号及び前記サーボモータの現在位置及び速度
   を表す信号を入力し、これらの信号に基づいて前記速度
   指令信号を前記電流制御手段に出力する位置速度制御手
   段と、 前記サーボモータの現在位置を検出し、検出した現在位
   置を示す出力信号を前記位置速度制御手段に与える位置
   検出器と、 前記位置速度制御手段の側に付随して設けられ、前記位
   置検出器から与えられる前記検出した現在位置を示す出
   力信号を基にして算術的演算を行うことにより前記サー
   ボモータの速度に対応するデータを得る速度演算部と、 前記位置速度制御手段に前記サーボモータの目標位置を
   示す前記位置指令信号を出力する上位コントローラと、 前記電流制御手段と前記位置速度制御手段との間で、両
   者間のデータ伝送を双方向の通信回線で行う通信手段と を具備し、前記位置検出器の前記出力信号については、
   前記通信手段を経由せずに直接前記位置速度制御手段に
   フィードバックするようにしたことを特徴とするサーボ
   制御システム。
2. 【請求項２】前記上位コントローラから前記電流制御手
   段に対しては、前記サーボモータの定格を示すデータを
   送信し、前記電流制御手段から前記上位コントローラに
   対しては、前記電流制御手段の制御状態を示すステイタ
   ス信号、電流アンプの定格を示すIDコード、制御対象と
   なるサーボモータの定格を示すモータ定格コード等の各
   種データが送信されることを特徴とする請求項１に記載
   のサーボ制御システム。
3. 【請求項３】前記サーボモータを複数個設け、 前記上位コントローラからの切換信号に応じて前記複数
   個の中から前記電流制御手段によって駆動されるサーボ
   モータを選択的に切換える切換手段を設けたことを特徴
   とする請求項１に記載のサーボ制御システム。
4. 【請求項４】前記サーボモータと前記電流制御手段とか
   らなる組を複数個設け、 これら複数個の組と、前記位置速度制御手段との間をそ
   れぞれ前記通信手段でマルチポイント接続したことを特
   徴とする請求項１に記載のサーボ制御システム。
5. 【請求項５】前記複数個の電流制御手段をラック内で隣
   接配置し、前記電流制御手段の各発熱部に対して放熱手
   段を共通に設け、この放熱手段を介して前記発熱部から
   の熱を外部に放熱することを特徴とする請求項４に記載
   のサーボ制御システム。
6. 【請求項６】前記位置検出器は、前記サーボモータの位
   置を絶対位置にて検出するアブソリュート型の位置セン
   サであり、巻線部と、この巻線部に対して相対的に変位
   し、前記巻線部における磁気抵抗をその相対位置に応じ
   て変化させる部材とを有し、前記巻線部を位相のずれた
   複数の１次交流信号によって励磁し、サーボモータの絶
   対位置に対応する電気的位相ずれを持つ出力交流信号を
   発生する位相シフト型位置センサで構成され、該位相シ
   フト型位置センサから出力される該出力交流信号を前記
   通信手段を経由させずに直接前記位置速度制御手段にフ
   ィードバックするようにしたことを特徴する請求項１乃
   至５のいずれかに記載のサーボ制御システム。
7. 【請求項７】フレームの開始を示すための１ビットから
   なるスタートビットと、 このスタートビットの次に設けられた所定数のビットか
   らなるデータビットと、 このデータビットの次にフレームの種類を判別するため
   に設けられた１ビットからなる判別ビットと、 この判別ビットの次に設けられたパリティビットとから
   なるフレームを一単位とし、 前記データビットに少なくとも１つの局アドレスをセッ
   トしたフレームをスタートフレームとし、 前記データビットに各種のデータをセットしたフレーム
   をデータフレームとし、 前記スタートフレームの次に所定数の前記データフレー
   ムを付加したシリアルデータで前記電流制御手段と前記
   位置速度制御手段との間のデータ伝送を行うことを特徴
   とする請求項１乃至６のいずれかに記載のサーボ制御シ
   ステム。
8. 【請求項８】前記電流制御手段を前記サーボモータに内
   蔵し、両者を一体構成としたことを特徴とする請求項１
   乃至７のいずれかに記載のサーボ制御システム。