JP3841762B2 - サーボモータ制御システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種産業機械や工作機械、さらにはロボット等の機械における各軸のサーボモータを制御するサーボモータ制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーボモータ制御システムにおいては、数値制御装置と各サーボモータを駆動制御するサーボアンプとをシリアルバスで接続し、数値制御装置がサーボモータを制御するために使用されるデータをシリアルバスでやりとりしている。この数値制御装置と各サーボアンプとのシリアルバスでの接続方式として、光ケーブルによるディジーチェーン方式が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１３３９４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
数値制御装置とサーボアンプ間、あるいはサーボアンプ間のシリアル通信のビットレートが異なると、数値制御装置とサーボアンプ間あるいはサーボアンプ間で通信を行うことができない。このサーボモータ制御システムを構成する要素間での通信は統一したビットレートにする必要がある。サーボモータ制御システムを最初に構築したときは、同一のビットレートで１つのデータ転送方式が採用されている。
【０００５】
しかし、サーボモータ制御システムの使用中、このシステムの一部の要素（数値制御装置又はサーボアンプ）が故障し新たな要素に変更するような場合、ビットレートが異なりデータ転送方式が異なる場合が生じる。特に、ビットレートは高ければ、数値制御装置とサーボアンプ間でやりとりができるデータ量が増えるため、新製品は従来よりも高いビットレートを設定した転送方式を採用する傾向にある。そのため既存のサーボモータ制御システムに新製品の要素を取り入れると、ビットレートが異なり、システムが稼働できなくなるという問題がある。この問題は、工作機械のような寿命が長い機械におけるサーボモータ制御システムに発生することが多い。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述したような問題を解決することにあり、サーボモータ制御システムを構成する各要素に共通のデータ転送方式を設定できるようにしたサーボモータ制御システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に係わる発明は、数値制御装置と１台以上のサーボアンプがシリアルバスによって結合され、前記サーボアンプに接続されたサーボモータを制御するシステムであって、前記シリアルバスのデータ転送方式を少なくとも２種類以上備え、前記数値制御装置に設定されたパラメータによりデータ転送方式が選択され、該選択されたデータ転送方式に対応する所定時間あたり所定頻度で変化する信号を前記数値制御装置は送信し、前記サーボアンプは、受信したシリアルバス上の信号に対して所定時間当たりの信号変化の頻度によりデータ転送方式を判別して決定し、複数のデータ転送方式に対応可能とすることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係わる発明は、前記サーボモータを制御するシステムは複数台のサーボアンプが数値制御装置にディジーチェーン方式でシリアルバスによって結合されたシステムであって、前記サーボアンプは、受信したシリアルバス上の信号の所定時間あたりの信号変化の頻度を計測し、該計測された信号変化の頻度によってデータ転送方式を判別する手段を備え、少なくとも、前記ディジーチェーン方式の最下流のサーボアンプ以外のサーボアンプは、シリアルバスのための２個のコネクタを備え、一方のコネクタにおいて受信する信号と前記判別手段に基づき前記一方のコネクタにおけるシリアルバスのデータの転送方式を判別すると共に、該判別に基づいて他方のコネクタのデータ転送方式を決定することによって、ディジーチェーン方式の上流あるいは下流に接続されたサーボアンプにおいて複数のデータ転送方式を対応可能にしたものである。
【０００９】
請求項３に係わる発明は、数値制御装置と１台以上のサーボアンプがシリアルバスによって結合され、前記サーボアンプに接続されたサーボモータを制御するシステムにおいて、前記シリアルバスのデータ転送方式を少なくとも２種類以上備え、前記数値制御装置は、前記２以上のデータ転送方式から選択されたデータ転送方式に基づいてシリアルバス上にデータの所定時間当たりの信号変化の頻度を変更する手段と、前記シリアルバスに接続された前記サーボアンプから受信したシリアルバス上のデータをモニタして所定時間当たりの信号変化の頻度を計測し、該計測した頻度に基づいて前記サーボアンプのデータ転送方式が前記選択されたデータ転送方式に変更されたか否か判定する手段と、前記判定手段により変更されたと判定された場合は前記選択されたデータ転送方式にて通信を行い、変更されていないと判定された場合にはデータ転送方式を再度変更して、可能なデータ転送方式を探索する手段とを備え、前記サーボアンプは、受信したシリアルバス上の信号に対して所定時間当たりの信号変化の頻度を計測してデータ転送方式を判別し、適合しているときには受信した信号の信号変化の頻度と同じ信号を送信し、適合していないときは所定の信号変化の頻度の信号を送信する手段を備え、複数のデータ転送方式に対応可能としたものである。請求項４に係わる発明は、サーボモータを制御するシステムは複数台のサーボアンプが数値制御装置にディジーチェーン方式でシリアルバスによって結合されたシステムで構成されるものであって、前記サーボアンプは、受信したシリアルバス上の信号の所定時間当たりの信号変化の頻度を計測し、該計測された信号変化の頻度によってデータ転送方式を判別する手段を備え、少なくとも、前記ディジーチェーン方式の最下流のサーボアンプ以外のサーボアンプは、シリアルバスのための２個のコネクタを備え、一方のコネクタにおいて受信する信号と前記判別手段に基づき前記一方のコネクタにおけるシリアルバスのデータの転送方式を判別すると共に、該判別に基づいて他方のコネクタのデータ転送方式を決定することによって、ディジーチェーン方式の上流あるいは下流に接続されたサーボアンプにおいて複数のデータ転送方式を対応可能にしたものである。
【００１０】
請求項５に係わる発明は、前述した各発明において、所定時間当たりの信号変化の頻度が、転送方式の判定時とデータ転送時とで異なるようにデータをコード化した。また、請求項６に係わる発明は、前述した各発明において、前記シリアルバスが光通信方式であって前記数値制御装置及びサーボアンプはそれぞれ光モジュールを備え、少なくとも２種類以上の転送ビットレートがある場合に、前記光モジュールは転送ビットレートに応じて発光素子の発光強度を調整するようにした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態のサーボモータ制御システムであり、この実施形態では、数値制御装置と各サーボアンプを、光ケーブルを用いてディジーチェーン方式でシリアルバス接続したものである。
この実施形態では、工作機械や各種産業機械、ロボット等の機械の駆動源として３つのサーボモータ３ａ〜３ｃが設けられ、各サーボモータ３ａ〜３ｃを駆動制御するサーボアンプ２ａ〜２ｃがそれぞれ設けられている。数値制御装置１とサーボアンプ２ａ〜２ｃとは、ディジーチェーン方式で光ケーブル４によるシリアルバスで接続されている。
【００１２】
数値制御装置１は、各サーボアンプ２ａ〜２ｃに対して、所定の通信方式に基づいてそれぞれ移動指令又は速度指令を出力し、各サーボアンプ２ａ〜２ｃは、指令された移動指令又は速度指令に基づいて、図示していない、位置・速度検出器からの位置、速度のフィードバック信号とにより位置、速度ループ制御処理、さらには電流ループ制御処理等を行い各サーボモータ３ａ〜３ｃを駆動する。
【００１３】
図２は、数値制御装置１の要部ブロック図である。数値制御装置１は、ＣＰＵ１０、ＤＲＡＭ１１、ＳＲＡＭ１２、フラッシュメモリ１３、シリアル通信用ＬＳＩ１４を備え、ＣＰＵ１０はこれらデバイス１１〜１４とシステムバス１６を経由してアクセス可能に形成されている。さらに数値制御装置１はシリアル通信用ＬＳＩ１４に接続された光モジュール１５を備えている。該光モジュール１５は、シリアル通信用ＬＳＩ１４からの電気信号を光信号に変換し、該光モジュール１５に接続された光ケーブル４に出力し、又、該光ケーブル４からの光信号を電気信号に変換してシリアル通信用ＬＳＩ１４に出力するものである。
上述した数値制御装置１の構成は、従来の数値制御装置の構成とほぼ同一であり差異はない。
【００１４】
図３は、各サーボアンプ２ａ〜２ｃの要部概要図である。各サーボアンプ２ａ〜２ｂはほぼ同一構成であり、図３では、通信系統を表しており、このサーボアンプ２ａ〜２ｃに接続されるサーボモータ３ａ〜３ｃとの接続関係は図示を省略している。
各サーボアンプ２ａ〜２ｃは、サーボ制御用ＬＳＩ２０、シリアル通信用ＬＳＩ２１、ディジーチェーン方式で上流と下流を光ケーブルで接続するための、上流用、下流用の光モジュール２２，２３を備えている。なお、最下流のサーボアンプ２ｃには、下流のサーボアンプがないことから、下流用の光モジュール２３を備えない。
【００１５】
サーボ制御用ＬＳＩ２０とシリアル通信用ＬＳＩ２１は、ＤＭＡ（Direct Memory Access）バス２４で接続されている。各光モジュール２２，２３は、光ケーブル４に接続されると共に、シリアル通信用ＬＳＩ２１に接続され、前述した光モジュール１５と同じように、シリアル通信用ＬＳＩ２１からの電気信号を光信号に変換して光ケーブル４に送出し、光ケーブル４からの光信号を電気信号に変換してシリアル通信用ＬＳＩ２１に送出する。
【００１６】
数値制御装置１とサーボアンプ２ａ、各サーボアンプ２ａ〜２ｃ間は、光ケーブル４を介して通信を行うものであるが、データ転送方式が統一していないと、数値制御装置１と各サーボアンプ２ａ〜２ｃ間でデータ転送ができなくなる。数値制御装置１や各サーボアンプ２ａ〜２ｃが新しく、最初にシステムを構築したときは、同一のデータ転送方式のものが選択されることから問題はない。しかし、一旦構築されたシステムにおいて、故障等から、システムの要素を構成する数値制御装置１又は各サーボアンプ２ａ〜２ｃのいずれかが交換されたような場合、必ずしもデータ転送方式が共通のものとなるとは限らない。そこで、本発明は、共通のデータ転送方式に変更できるようにしたものである。その実施形態として数値制御装置にパラメータ設定することによって共通のデータ転送方式に変更できるようにしたもの（以下、第１の実施形態という）、数値制御装置が共通のデータ転送方式に自動決定するもの（以下、第２の実施形態という）の２つの方式がある。
【００１７】
第１の実施形態
この第一の実施形態は、数値制御装置１に予めパラメータ設定してあるデータ転送方式を用いるもので、このデータ転送方式を変更する場合、パラメータ設定を変えるだけで、数値制御装置１及び各サーボアンプ２ａ〜２ｃに対して共通のデータ転送方式を確立することができるものである。この第１の実施形態の場合、システムを構築したとき、又は、数値制御装置やサーボアンプの一部を新たなものと交換したときなど、通信を行う数値制御装置１やサーボアンプ２ａ〜２ｃの使用可能なデータ転送方式のビットレートをパラメータ設定しておく。
【００１８】
システムに電源が投入され、リセット状態では、数値制御装置１のシリアル通信用ＬＳＩ１４は、最も低いビットレートの１／２の周波数のクロックと同じ信号のアイドルパターンと呼ばれる、ハイレベルとローレベルが交互に出現する信号を、光モジュール１５を介して光ケーブル４に送信する。各サーボアンプ２ａ〜２ｃのシリアル通信用ＬＳＩ２１はこのアイドルパターン信号を上流用の光モジュール２２から受けて、同様に、アイドルパターン信号を光モジュール下流用の光モジュール２３、光ケーブル４を介して下流のサーボアンプへ送信する。最終端のサーボアンプ２ｃは、下流用の光モジュール２３はなく、アイドルパターン信号を上流用の光モジュール２２を介して、光ケーブル４に送信し、各サーボアンプ２ｂ，２ａを介して、数値制御装置１はアイドルパターン信号を受信する。
【００１９】
リセット信号が解除されると、数値制御装置１のＣＰＵ１０はフラッシュメモリ１３からシステムプログラムをローディングしてＤＲＡＭ１１に展開したのち、展開したシステムプログラムを実行する。システムプログラムにより、ＣＰＵ１０は、まず、パラメータ設定されているビットレートをシリアル通信用ＬＳＩ１４にセットする。シリアル通信用ＬＳＩ１４はこのセットされたビットレートに基づく、ハイレベルとローレベルが交互に出現するアイドルパターンを、光モジュール１５を介してサーボアンプ２ａに送出する。このセットされたビットレートに基づくアイドルパターンは、セットされたビットレートの１／２の周波数のクロックパターンと同一である。
【００２０】
サーボアンプ２ａのシリアル通信用ＬＳＩ２１は、このアイドルパターンを、上流用光モジュール２２を介して受信すると、このアイドルパターンの一定時間モニタして信号変化回数を計数し、ビットレートを判定する。この判定結果に基づいてビットレートをセットし固定する。そして、ディジーチェーンの下流のサーボアンプ２ｂにこのセットされたビットレートに基づくアイドルパターンを送信する。さらに下流のサーボアンプも同様に受信したアイドルパターンによってビットレートを判定し、その判定されたビットレートを自己のものとしてセットして、下流のサーボアンプにこのビットレートに基づくアイドルパターンを送信する。数値制御装置１は、接続される全てのサーボアンプのビットレートが判定されるのに十分な時間待って、データパターンの送出を開始し、サーボアンプ２ａ〜２ｃとの通信を開始する。
【００２１】
なお、各サーボアンプ２ａ〜２ｃのシリアル通信用ＬＳＩ２１がビットレートを判定するために、アイドルパターンの信号変化を計数するが、この計数の方法には、信号の立ち上がりと立ち下がりの回数を両方計数する方法と、信号の立ち上がりか立ち下がりのどちらか一方を計数する方法のどちらを採用してもよい。
【００２２】
第２の実施形態
この第２の実施形態は、数値制御装置１により、数値制御装置１及びサーボアンプ２ａ〜２ｃ全てに共通のデータ転送方式に自動的に決定するものである。
【００２３】
システムに電源が投入され、リセット状態では、数値制御装置１のシリアル通信用ＬＳＩ１４は、最も低いビットレートのアイドルパターンをサーボアンプ２ａに送信している。各サーボアンプは下流側のサーボアンプに最も低いビットレートのアイドルパターンを送信し、最下流のサーボアンプ２ｃはこのアイドルパターンを上流側のサーボアンプに送信し、さらに上流側のサーボアンプに順次送信し、数値制御装置１はこの最も低いビットレートのアイドルパターンを受信している。
【００２４】
リセット信号が解除されると、前述したように数値制御装置１は、フラッシュメモリ１３からシステムプログラムをローディングしてＤＲＡＭ１１に展開したのち、展開したシステムプログラムを実行する。ＣＰＵ１０は、まず、最高のビットレートをシリアル通信用ＬＳＩ１４に指令し、シリアル通信用ＬＳＩ１４はこの指令された最高のビットレートをセットした後、この最高のビットレートに基づくアイドルパターン（セットされたビットレートの１／２の周波数のクロックパターンと同一）を下流側のサーボアンプ２ａに送信する。
【００２５】
サーボアンプ２ａのシリアル通信用ＬＳＩ２１は、このアイドルパターンを、上流用光モジュール２２を介して受信すると、第１の実施形態と同様にこのアイドルパターンの一定時間当たりの信号変化回数を数えて、ビットレートを判定する。この判定結果、当該サーボアンプ２ａで処理できるビットレートであれば、このビットレートをセットし固定する。そして、ディジーチェーンの下流のサーボアンプ２ｂにこのセットされたビットレートに基づくアイドルパターンを送信する。しかし、当該サーボアンプ２ａで処理できないビットレートと判定されたときは、このビットレートのアイドルパターンを送信することができないので、それまで送信していた最も低いビットレートのアイドルパターンを下流側のサーボアンプに送信する。
【００２６】
以下同様に、各サーボアンプは上流側から受信したビットレートのアイドルパターンより処理できるか否か判定し、処理できれば、そのビットレートをセットしてそのビットレートのアイドルパターンを下流側に送信し、処理できないものであれば、最も低いビットレートのアイドルパターンが下流側のサーボアンプに出力されることになる。
【００２７】
最下流のサーボアンプ２ｃにおける処理も同様で、受信したビットレートのアイドルパターンより処理できるか否か判定し、処理できれば、そのビットレートをセットしてそのビットレートのアイドルパターンを上流側に送信し、処理できないものであれば、最も低いビットレートのアイドルパターンを上流側のサーボアンプ２ｂに送信する。以下、第１の実施形態と同様に、ディジーチェーン方式で接続されたサーボアンプを上流側に遡って、最下流のサーボアンプから送信されたアイドルパターンが数値制御装置に送られることになる。
【００２８】
その結果、ディジーチェーン方式で接続されたサーボアンプ２ａ〜２ｃ内に１つでも、この最高速のビットレートに対応できないものがあれば、数値制御装置１には、最も低いビットレートのアイドルパターンしか受信できず、ディジーチェーン方式で接続された全てのサーボアンプ２ａ〜２ｃが最高速のビットレートに対応できるものであれば、最高速のビットレートのアイドルパターンを受信することができる。
【００２９】
そこで、数値制御装置１では、最高速のビットレートに基づくアイドルパターンを送信して、この最高速のビットレートのアイドルパターンを受信すると、ディジーチェーン方式で接続された全てのサーボアンプが最高速のビットレートがセットされたものとして、このセットされた最高速のビットレートでのデータの送受信を開始する。
【００３０】
一方、数値制御装置１は、最高速のビットレートに基づくアイドルパターンを送信して、設定された所定時間経過しても、最高速のビットレートに基づくアイドルパターンを受信できなければ、サーボアンプ２ａ〜２ｃ内に最高速のビットレートに対応できないサーボアンプがあるものと判定し、次に高いビットレートをシリアル通信用ＬＳＩ１４にセットし、このビットレートによるアイドルパターンを送信する。各サーボアンプ２ａ〜２ｃは前述したと同様に、アイドルパターンの信号変化回数より、ビットレートを判別し、処理可能なものであれば、このビットレートをセットして、下流側のサーボアンプに送り、処理できないものであれば、最も低いビットレートのアイドルパターンを下流側に送る。又最下流のサーボアンプ２ｃは、処理できるビットレートと判定されれば、このビットレートをセットして、このセットしたビットレートのアイドルパターンを上流側のサーボアンプに送り、処理できないものであれば、最も低いビットレートのアイドルパターンを上流側に送り、前述したと同様にして、数値制御装置にこのアイドルパターンが送られることになる。
【００３１】
数値制御装置１は送信したアイドルパターンと同じアイドルパターンを受信すれば、この送信したアイドルパターンに対応するビットレートが確定し設定されたものとして、このビットレートによるデータの送受信を開始する。又、設定所定時間経過しても送信したアイドルパターンと同じアイドルパターンを受信できず最も低いビットレートのアイドルパターンしか受信できない場合には、次に低いビットレートをセットして対応するアイドルパターンを送信することになる。
【００３２】
数値制御装置１は、以下、送信したアイドルパターンと同一のアイドルパターンを受信するまで、順次低下したビットレートをセットしてそのビットレートに対応するアイドルパターンを送信する。そして、送信したものと同じアイドルパターンを受信できれば、そのアイドルパターンに対応するビットレートがディジーチェーン方式で接続されたデバイス間で共通のデータ転送方式が確立されたものとして、そのビットレートでのデータの送受信を開始する。
【００３３】
図４は、数値制御装置のＣＰＵ１０が実施するビットレート自動選択処理のフローチャートである。
ＣＰＵ１０は、まず、指標ｉを「１」にセットし（ステップ１００）、この指標の値で示されるｉ番目に高いビットレートをシリアル通信用ＬＳＩ１４にセットして、このビットレートに対応するアイドルパターンの送出を指令する（ステップ１０１）。そして、タイマをスタートさせる（ステップ１０２）。シリアル通信用ＬＳＩ１４は、前述したように光モジュール１５、光ケーブル４を介してサーボアンプ２ａに設定ビットレートに対応するアイドルパターンを送信する。
【００３４】
そしてＣＰＵ１０は、送信したアイドルパターンが送り返され受信できたか判断し（ステップ１０３）、受信できてなければ、タイマが設定経過時間を計時したか判断する（ステップ１０４）。送信したアイドルパターンを受信せずに、設定時間経過すると、指標ｉを「１」インクリメントし（ステップ１０５）、ステップ１０１に戻り、この指標の値で示されるｉ番目のビットレートを設定して対応するアイドルパターンの送出を指令する。
【００３５】
以下、送信したアイドルパターンが送り返されて受信されるまでは、指標ｉをインクリメントしながら上述した処理を繰り返し実行する。そして、送信したアイドルパターンを受信すれば、ディジーチェーン方式で接続された各デバイス（数値制御装置１，サーボアンプ２ａ〜２ｃ）が現在ビットレートにセットされ、共通のビットレートによるデータ送受信が可能なものであることから、このビットレートによるデータ送受信を開始する（ステップ１０６）。
【００３６】
図５は、各サーボアンプ２ａ〜２ｃのシリアル通信用ＬＳＩ２１が実行する処理である。
まず、上流側よりデータ等の信号を受信したか判断し（ステップ２００）、受信すると、一定時間受信パターンの立ち上がり立ち下がりを計数する（ステップ２０１）。この計数値より、まず、セットされているビットレートによるデータパターンか否かを判定する（ステップ２０２）。データパターンでないときには、さらにこの計数値より対応処理可能なビットレートのアイドルパターンか判定する（ステップ２０３）。
【００３７】
処理できるビットレートと判定された場合には、このビットレートをシリアル通信用ＬＳＩ２１にセットする（ステップ２０４）。又、処理できないビットレートと判定された場合には、ビットレートのセットは行わず、最も低いビットレートを保持し、ステップ２０５に進む。そしてセットされたビットレートに対応するアイドルパターンを下流側サーボアンプ（最下流のサーボアンプ２ｃは、上流側のサーボアンプ）に送信する（ステップ２０５）。
【００３８】
そして、ステップ２００に戻りステップ２００以下の処理を繰り返し実行する。また、ステップ２０２で、データパターンの受信と判断されたとき、データ処理を開始する（ステップ２０６）。
【００３９】
上述したように、アイドルパターンは、データパターンよりも所定時間当たりの信号変化の回数が多いものに設定されている。しかし、速いビットレートのデータパターンの信号変化回数が、遅いビットレートのアイドルパターンの信号変化回数と近い場合、誤判定するおそれがある。このような場合、図６に示すように、冗長なビットをデータパターンに挿入し、データパターンの信号変化の回数を上げることによって誤判定を防止する。
【００４０】
図６において、（ａ）は、遅いビットレートのアイドルパターンを示している。又、（ｂ）は、この遅いビットレートのアイドルパターンに近い、速いビットレートのデータパターンであり、（ｃ）はこの速いビットレートのデータパターンに冗長ビットＱを挿入したときのデータパターンを示している。
【００４１】
又、図７は、受信する信号の所定時間当たりの変化回数を電源投入からの推移を表した図で、この図７では、ビットレートは高、低の２種類しかないものとしている。又、図７において、符号３０は、高いビットレートのアイドルパターンの信号変化回数の範囲を表し、符号３１は、高いビットレートのデータパターンの信号変化回数の範囲を表し、符号３２は、低いビットレートのアイドルパターンの信号変化回数の範囲を表し、符号３３は、低いビットレートのデータパターンの信号変化回数の範囲を表している。又、符号３４の矢印は図６で説明した、遅いビットレートのアイドルパターンの信号変化回数（符号３２の範囲）と、速いビットレートのデータパターンの信号変化回数（符号３１の範囲）を速いビットレートのデータパターンに冗長ビットＱを挿入することによって、信号変化回数の差を明確に区別し判別できるようにしたことを示している。
【００４２】
時刻ｔ１で電源が投入されると、まずは、低いビットレートのアイドルパターンが送出される（時刻ｔ２）。そして、リセット状態が解除されると、高いビットレートのアイドルパターンが送信される（時刻ｔ３）、この図７では、この高いビットレートでのデータの送受が可能と判断され（時刻ｔ４）、この高いビットレートによりデータの送受が開始されたことを示している。
【００４３】
又、光モジュールで光信号を受信する場合、受信側の回路によっては、ビットレートが速くなると光の強度を上げる必要がある。しかし、ビットレートが遅いときには、同じ光の強度を受信すると、光モジュールが出力する電気信号にひずみが生じることがある。このひずみが大きい場合、データを受信できない可能性があるので、図８に示すように、数値制御装置１及びサーボアンプ２ａ〜２ｃのシリアル通信用ＬＳＩ１４（２１）から、光モジュールの出力するビットレートを表す信号Ｓを光モジュール１５（２２，２３）に送出し、ビットレートの速いときには、光モジュール１５（２２，２３）の発光素子の発光強度を上げ、ビットレートが遅いときには発光強度を下げることにより、ビットレートが変化しても電気信号のひずみが生じにくくする。
【００４４】
上述した実施形態では、ディジーチェーン方式で数値制御装置と各サーボアンプをシリアルバスで接続した例を説明したが、ディジーチェーン方式ではなく各サーボアンプがシリアルバスで数値制御装置と接続されている場合にも、本発明は適用できるものである。この場合には、ビットレートのパラメータ設定の場合は、上述した実施形態と同様に数値制御装置に共通に処理できるビットレートを設定すればよい。又、自動選択の場合には、例えば、高いビットレートの方から、対応するアイドルパターンを各サーボアンプに送信し、全てのサーボアンプから同一のアイドルパターンが送り返されてきたかを判別し、同一のアイドルパターンが送り返されてくれば、各サーボアンプは、このビットレートにセットされたものであるから、このビットレートでのデータの転送を行うようにする。
【００４５】
また、１つでも同一のアイドルパターンが送り返されて来なければ（アイドルパターンを送信して設定所定時間経過しても最低のビットレートのアイドルパターンしか受信しないとき）、当該ビットレートでは対応できないサーボアンプがあることを意味するので、１つ低いビットレートのアイドルパターンを送信する。以下、全てのサーボアンプより、送り出したアイドルパターンが設定所定時間内に送り返されてくるまで、順次ビットレートを下げたアイドルパターンを送信して、全てのサーボアンプより送り出したアイドルパターンを受信した段階では、そのビットレートに数値制御装置及びサーボアンプがセットされたものであるから、この時点より、このビットレートによるデータの送受信を開始する。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は、シリアルバスで接続された数値制御装置とサーボアンプにおいて、複数存在するデータ転送方式を選択設定可能にしたから、この数値制御装置とサーボアンプからなるシステムにおいて、その構成要素の数値制御装置やサーボアンプのいずれかが新たなものに変更されても、全ての構成要素に共通するデータ転送方式を選択設定できるから、システム内に古い製品と新しい製品が混ざりあってもシステムを保持することができ、古いシステムの保守が容易となる。特に、工作機械や産業機械等の長年に渡って使用する機械システムにおいて、そのシステムを構成するサーボモータや数値制御装置の構成要素は、高速のデータ転送方式に改良されるものであるが、この場合でも、この新製品をシステムの構成要素と取り替えても、データの送受信ができ、システムを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の要部ブロック図である。
【図２】同実施形態における数値制御装置の要部ブロック図である。
【図３】同実施形態におけるサーボアンプの要部ブロック図である。
【図４】同実施形態における数値制御装置が行うビットレート自動選択処理のフローチャートである。
【図５】同実施形態におけるサーボアンプが行うビットレート自動選択処理のフローチャートである。
【図６】遅いビットレートのアイドルパターンと速いビットレートのデータパターンの誤判定を防止する方法の説明図である。
【図７】電源投入からサーボアンプが受信する信号において、所定時間当たりの変化回数の推移を表した説明図である。
【図８】本発明の実施形態において、ビットレートによる光り強度の調整の説明図である。
【符号の説明】
１ 数値制御装置
２ａ〜２ｃ サーボアンプ
３ａ〜３ｃ サーボモータ
４ 光ケーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種産業機械や工作機械、さらにはロボット等の機械における各軸のサーボモータを制御するサーボモータ制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーボモータ制御システムにおいては、数値制御装置と各サーボモータを駆動制御するサーボアンプとをシリアルバスで接続し、数値制御装置がサーボモータを制御するために使用されるデータをシリアルバスでやりとりしている。この数値制御装置と各サーボアンプとのシリアルバスでの接続方式として、光ケーブルによるディジーチェーン方式が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１３３９４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
数値制御装置とサーボアンプ間、あるいはサーボアンプ間のシリアル通信のビットレートが異なると、数値制御装置とサーボアンプ間あるいはサーボアンプ間で通信を行うことができない。このサーボモータ制御システムを構成する要素間での通信は統一したビットレートにする必要がある。サーボモータ制御システムを最初に構築したときは、同一のビットレートで１つのデータ転送方式が採用されている。
【０００５】
しかし、サーボモータ制御システムの使用中、このシステムの一部の要素（数値制御装置又はサーボアンプ）が故障し新たな要素に変更するような場合、ビットレートが異なりデータ転送方式が異なる場合が生じる。特に、ビットレートは高ければ、数値制御装置とサーボアンプ間でやりとりができるデータ量が増えるため、新製品は従来よりも高いビットレートを設定した転送方式を採用する傾向にある。そのため既存のサーボモータ制御システムに新製品の要素を取り入れると、ビットレートが異なり、システムが稼働できなくなるという問題がある。この問題は、工作機械のような寿命が長い機械におけるサーボモータ制御システムに発生することが多い。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述したような問題を解決することにあり、サーボモータ制御システムを構成する各要素に共通のデータ転送方式を設定できるようにしたサーボモータ制御システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に係わる発明は、数値制御装置と１台以上のサーボアンプがシリアルバスによって結合され、前記サーボアンプに接続されたサーボモータを制御するシステムであって、前記シリアルバスのデータ転送方式を少なくとも２種類以上備え、前記数値制御装置に設定されたパラメータによりデータ転送方式が選択され、該選択されたデータ転送方式に対応する所定時間あたり所定頻度で変化する信号を前記数値制御装置は送信し、前記サーボアンプは、受信したシリアルバス上の信号に対して所定時間当たりの信号変化の頻度によりデータ転送方式を判別して決定し、複数のデータ転送方式に対応可能とすることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係わる発明は、前記サーボモータを制御するシステムは複数台のサーボアンプが数値制御装置にディジーチェーン方式でシリアルバスによって結合されたシステムであって、前記サーボアンプは、受信したシリアルバス上の信号の所定時間あたりの信号変化の頻度を計測し、該計測された信号変化の頻度によってデータ転送方式を判別する手段を備え、少なくとも、前記ディジーチェーン方式の最下流のサーボアンプ以外のサーボアンプは、シリアルバスのための２個のコネクタを備え、一方のコネクタにおいて受信する信号と前記判別手段に基づき前記一方のコネクタにおけるシリアルバスのデータの転送方式を判別すると共に、該判別に基づいて他方のコネクタのデータ転送方式を決定することによって、ディジーチェーン方式の上流あるいは下流に接続されたサーボアンプにおいて複数のデータ転送方式を対応可能にしたものである。
【０００９】
請求項３に係わる発明は、数値制御装置と１台以上のサーボアンプがシリアルバスによって結合され、前記サーボアンプに接続されたサーボモータを制御するシステムにおいて、前記シリアルバスのデータ転送方式を少なくとも２種類以上備え、前記数値制御装置は、前記２以上のデータ転送方式から選択されたデータ転送方式に基づいてシリアルバス上にデータの所定時間当たりの信号変化の頻度を変更する手段と、前記シリアルバスに接続された前記サーボアンプから受信したシリアルバス上のデータをモニタして所定時間当たりの信号変化の頻度を計測し、該計測した頻度に基づいて前記サーボアンプのデータ転送方式が前記選択されたデータ転送方式に変更されたか否か判定する手段と、前記判定手段により変更されたと判定された場合は前記選択されたデータ転送方式にて通信を行い、変更されていないと判定された場合にはデータ転送方式を再度変更して、可能なデータ転送方式を探索する手段とを備え、前記サーボアンプは、受信したシリアルバス上の信号に対して所定時間当たりの信号変化の頻度を計測してデータ転送方式を判別し、適合しているときには受信した信号の信号変化の頻度と同じ信号を送信し、適合していないときは所定の信号変化の頻度の信号を送信する手段を備え、複数のデータ転送方式に対応可能としたものである。請求項４に係わる発明は、サーボモータを制御するシステムは複数台のサーボアンプが数値制御装置にディジーチェーン方式でシリアルバスによって結合されたシステムで構成されるものであって、前記サーボアンプは、受信したシリアルバス上の信号の所定時間当たりの信号変化の頻度を計測し、該計測された信号変化の頻度によってデータ転送方式を判別する手段を備え、少なくとも、前記ディジーチェーン方式の最下流のサーボアンプ以外のサーボアンプは、シリアルバスのための２個のコネクタを備え、一方のコネクタにおいて受信する信号と前記判別手段に基づき前記一方のコネクタにおけるシリアルバスのデータの転送方式を判別すると共に、該判別に基づいて他方のコネクタのデータ転送方式を決定することによって、ディジーチェーン方式の上流あるいは下流に接続されたサーボアンプにおいて複数のデータ転送方式を対応可能にしたものである。
【００１０】
請求項５に係わる発明は、前述した各発明において、所定時間当たりの信号変化の頻度が、転送方式の判定時とデータ転送時とで異なるようにデータをコード化した。また、請求項６に係わる発明は、前述した各発明において、前記シリアルバスが光通信方式であって前記数値制御装置及びサーボアンプはそれぞれ光モジュールを備え、少なくとも２種類以上の転送ビットレートがある場合に、前記光モジュールは転送ビットレートに応じて発光素子の発光強度を調整するようにした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態のサーボモータ制御システムであり、この実施形態では、数値制御装置と各サーボアンプを、光ケーブルを用いてディジーチェーン方式でシリアルバス接続したものである。
この実施形態では、工作機械や各種産業機械、ロボット等の機械の駆動源として３つのサーボモータ３ａ〜３ｃが設けられ、各サーボモータ３ａ〜３ｃを駆動制御するサーボアンプ２ａ〜２ｃがそれぞれ設けられている。数値制御装置１とサーボアンプ２ａ〜２ｃとは、ディジーチェーン方式で光ケーブル４によるシリアルバスで接続されている。
【００１２】
数値制御装置１は、各サーボアンプ２ａ〜２ｃに対して、所定の通信方式に基づいてそれぞれ移動指令又は速度指令を出力し、各サーボアンプ２ａ〜２ｃは、指令された移動指令又は速度指令に基づいて、図示していない、位置・速度検出器からの位置、速度のフィードバック信号とにより位置、速度ループ制御処理、さらには電流ループ制御処理等を行い各サーボモータ３ａ〜３ｃを駆動する。
【００１３】
図２は、数値制御装置１の要部ブロック図である。数値制御装置１は、ＣＰＵ１０、ＤＲＡＭ１１、ＳＲＡＭ１２、フラッシュメモリ１３、シリアル通信用ＬＳＩ１４を備え、ＣＰＵ１０はこれらデバイス１１〜１４とシステムバス１６を経由してアクセス可能に形成されている。さらに数値制御装置１はシリアル通信用ＬＳＩ１４に接続された光モジュール１５を備えている。該光モジュール１５は、シリアル通信用ＬＳＩ１４からの電気信号を光信号に変換し、該光モジュール１５に接続された光ケーブル４に出力し、又、該光ケーブル４からの光信号を電気信号に変換してシリアル通信用ＬＳＩ１４に出力するものである。
上述した数値制御装置１の構成は、従来の数値制御装置の構成とほぼ同一であり差異はない。
【００１４】
図３は、各サーボアンプ２ａ〜２ｃの要部概要図である。各サーボアンプ２ａ〜２ｂはほぼ同一構成であり、図３では、通信系統を表しており、このサーボアンプ２ａ〜２ｃに接続されるサーボモータ３ａ〜３ｃとの接続関係は図示を省略している。
各サーボアンプ２ａ〜２ｃは、サーボ制御用ＬＳＩ２０、シリアル通信用ＬＳＩ２１、ディジーチェーン方式で上流と下流を光ケーブルで接続するための、上流用、下流用の光モジュール２２，２３を備えている。なお、最下流のサーボアンプ２ｃには、下流のサーボアンプがないことから、下流用の光モジュール２３を備えない。
【００１５】
サーボ制御用ＬＳＩ２０とシリアル通信用ＬＳＩ２１は、ＤＭＡ（Direct Memory Access）バス２４で接続されている。各光モジュール２２，２３は、光ケーブル４に接続されると共に、シリアル通信用ＬＳＩ２１に接続され、前述した光モジュール１５と同じように、シリアル通信用ＬＳＩ２１からの電気信号を光信号に変換して光ケーブル４に送出し、光ケーブル４からの光信号を電気信号に変換してシリアル通信用ＬＳＩ２１に送出する。
【００１６】
数値制御装置１とサーボアンプ２ａ、各サーボアンプ２ａ〜２ｃ間は、光ケーブル４を介して通信を行うものであるが、データ転送方式が統一していないと、数値制御装置１と各サーボアンプ２ａ〜２ｃ間でデータ転送ができなくなる。数値制御装置１や各サーボアンプ２ａ〜２ｃが新しく、最初にシステムを構築したときは、同一のデータ転送方式のものが選択されることから問題はない。しかし、一旦構築されたシステムにおいて、故障等から、システムの要素を構成する数値制御装置１又は各サーボアンプ２ａ〜２ｃのいずれかが交換されたような場合、必ずしもデータ転送方式が共通のものとなるとは限らない。そこで、本発明は、共通のデータ転送方式に変更できるようにしたものである。その実施形態として数値制御装置にパラメータ設定することによって共通のデータ転送方式に変更できるようにしたもの（以下、第１の実施形態という）、数値制御装置が共通のデータ転送方式に自動決定するもの（以下、第２の実施形態という）の２つの方式がある。
【００１７】
第１の実施形態
この第一の実施形態は、数値制御装置１に予めパラメータ設定してあるデータ転送方式を用いるもので、このデータ転送方式を変更する場合、パラメータ設定を変えるだけで、数値制御装置１及び各サーボアンプ２ａ〜２ｃに対して共通のデータ転送方式を確立することができるものである。この第１の実施形態の場合、システムを構築したとき、又は、数値制御装置やサーボアンプの一部を新たなものと交換したときなど、通信を行う数値制御装置１やサーボアンプ２ａ〜２ｃの使用可能なデータ転送方式のビットレートをパラメータ設定しておく。
【００１８】
システムに電源が投入され、リセット状態では、数値制御装置１のシリアル通信用ＬＳＩ１４は、最も低いビットレートの１／２の周波数のクロックと同じ信号のアイドルパターンと呼ばれる、ハイレベルとローレベルが交互に出現する信号を、光モジュール１５を介して光ケーブル４に送信する。各サーボアンプ２ａ〜２ｃのシリアル通信用ＬＳＩ２１はこのアイドルパターン信号を上流用の光モジュール２２から受けて、同様に、アイドルパターン信号を光モジュール下流用の光モジュール２３、光ケーブル４を介して下流のサーボアンプへ送信する。最終端のサーボアンプ２ｃは、下流用の光モジュール２３はなく、アイドルパターン信号を上流用の光モジュール２２を介して、光ケーブル４に送信し、各サーボアンプ２ｂ，２ａを介して、数値制御装置１はアイドルパターン信号を受信する。
【００１９】
リセット信号が解除されると、数値制御装置１のＣＰＵ１０はフラッシュメモリ１３からシステムプログラムをローディングしてＤＲＡＭ１１に展開したのち、展開したシステムプログラムを実行する。システムプログラムにより、ＣＰＵ１０は、まず、パラメータ設定されているビットレートをシリアル通信用ＬＳＩ１４にセットする。シリアル通信用ＬＳＩ１４はこのセットされたビットレートに基づく、ハイレベルとローレベルが交互に出現するアイドルパターンを、光モジュール１５を介してサーボアンプ２ａに送出する。このセットされたビットレートに基づくアイドルパターンは、セットされたビットレートの１／２の周波数のクロックパターンと同一である。
【００２０】
サーボアンプ２ａのシリアル通信用ＬＳＩ２１は、このアイドルパターンを、上流用光モジュール２２を介して受信すると、このアイドルパターンの一定時間モニタして信号変化回数を計数し、ビットレートを判定する。この判定結果に基づいてビットレートをセットし固定する。そして、ディジーチェーンの下流のサーボアンプ２ｂにこのセットされたビットレートに基づくアイドルパターンを送信する。さらに下流のサーボアンプも同様に受信したアイドルパターンによってビットレートを判定し、その判定されたビットレートを自己のものとしてセットして、下流のサーボアンプにこのビットレートに基づくアイドルパターンを送信する。数値制御装置１は、接続される全てのサーボアンプのビットレートが判定されるのに十分な時間待って、データパターンの送出を開始し、サーボアンプ２ａ〜２ｃとの通信を開始する。
【００２１】
なお、各サーボアンプ２ａ〜２ｃのシリアル通信用ＬＳＩ２１がビットレートを判定するために、アイドルパターンの信号変化を計数するが、この計数の方法には、信号の立ち上がりと立ち下がりの回数を両方計数する方法と、信号の立ち上がりか立ち下がりのどちらか一方を計数する方法のどちらを採用してもよい。
【００２２】
第２の実施形態
この第２の実施形態は、数値制御装置１により、数値制御装置１及びサーボアンプ２ａ〜２ｃ全てに共通のデータ転送方式に自動的に決定するものである。
【００２３】
システムに電源が投入され、リセット状態では、数値制御装置１のシリアル通信用ＬＳＩ１４は、最も低いビットレートのアイドルパターンをサーボアンプ２ａに送信している。各サーボアンプは下流側のサーボアンプに最も低いビットレートのアイドルパターンを送信し、最下流のサーボアンプ２ｃはこのアイドルパターンを上流側のサーボアンプに送信し、さらに上流側のサーボアンプに順次送信し、数値制御装置１はこの最も低いビットレートのアイドルパターンを受信している。
【００２４】
リセット信号が解除されると、前述したように数値制御装置１は、フラッシュメモリ１３からシステムプログラムをローディングしてＤＲＡＭ１１に展開したのち、展開したシステムプログラムを実行する。ＣＰＵ１０は、まず、最高のビットレートをシリアル通信用ＬＳＩ１４に指令し、シリアル通信用ＬＳＩ１４はこの指令された最高のビットレートをセットした後、この最高のビットレートに基づくアイドルパターン（セットされたビットレートの１／２の周波数のクロックパターンと同一）を下流側のサーボアンプ２ａに送信する。
【００２５】
サーボアンプ２ａのシリアル通信用ＬＳＩ２１は、このアイドルパターンを、上流用光モジュール２２を介して受信すると、第１の実施形態と同様にこのアイドルパターンの一定時間当たりの信号変化回数を数えて、ビットレートを判定する。この判定結果、当該サーボアンプ２ａで処理できるビットレートであれば、このビットレートをセットし固定する。そして、ディジーチェーンの下流のサーボアンプ２ｂにこのセットされたビットレートに基づくアイドルパターンを送信する。しかし、当該サーボアンプ２ａで処理できないビットレートと判定されたときは、このビットレートのアイドルパターンを送信することができないので、それまで送信していた最も低いビットレートのアイドルパターンを下流側のサーボアンプに送信する。
【００２６】
以下同様に、各サーボアンプは上流側から受信したビットレートのアイドルパターンより処理できるか否か判定し、処理できれば、そのビットレートをセットしてそのビットレートのアイドルパターンを下流側に送信し、処理できないものであれば、最も低いビットレートのアイドルパターンが下流側のサーボアンプに出力されることになる。
【００２７】
最下流のサーボアンプ２ｃにおける処理も同様で、受信したビットレートのアイドルパターンより処理できるか否か判定し、処理できれば、そのビットレートをセットしてそのビットレートのアイドルパターンを上流側に送信し、処理できないものであれば、最も低いビットレートのアイドルパターンを上流側のサーボアンプ２ｂに送信する。以下、第１の実施形態と同様に、ディジーチェーン方式で接続されたサーボアンプを上流側に遡って、最下流のサーボアンプから送信されたアイドルパターンが数値制御装置に送られることになる。
【００２８】
その結果、ディジーチェーン方式で接続されたサーボアンプ２ａ〜２ｃ内に１つでも、この最高速のビットレートに対応できないものがあれば、数値制御装置１には、最も低いビットレートのアイドルパターンしか受信できず、ディジーチェーン方式で接続された全てのサーボアンプ２ａ〜２ｃが最高速のビットレートに対応できるものであれば、最高速のビットレートのアイドルパターンを受信することができる。
【００２９】
そこで、数値制御装置１では、最高速のビットレートに基づくアイドルパターンを送信して、この最高速のビットレートのアイドルパターンを受信すると、ディジーチェーン方式で接続された全てのサーボアンプが最高速のビットレートがセットされたものとして、このセットされた最高速のビットレートでのデータの送受信を開始する。
【００３０】
一方、数値制御装置１は、最高速のビットレートに基づくアイドルパターンを送信して、設定された所定時間経過しても、最高速のビットレートに基づくアイドルパターンを受信できなければ、サーボアンプ２ａ〜２ｃ内に最高速のビットレートに対応できないサーボアンプがあるものと判定し、次に高いビットレートをシリアル通信用ＬＳＩ１４にセットし、このビットレートによるアイドルパターンを送信する。各サーボアンプ２ａ〜２ｃは前述したと同様に、アイドルパターンの信号変化回数より、ビットレートを判別し、処理可能なものであれば、このビットレートをセットして、下流側のサーボアンプに送り、処理できないものであれば、最も低いビットレートのアイドルパターンを下流側に送る。又最下流のサーボアンプ２ｃは、処理できるビットレートと判定されれば、このビットレートをセットして、このセットしたビットレートのアイドルパターンを上流側のサーボアンプに送り、処理できないものであれば、最も低いビットレートのアイドルパターンを上流側に送り、前述したと同様にして、数値制御装置にこのアイドルパターンが送られることになる。
【００３１】
数値制御装置１は送信したアイドルパターンと同じアイドルパターンを受信すれば、この送信したアイドルパターンに対応するビットレートが確定し設定されたものとして、このビットレートによるデータの送受信を開始する。又、設定所定時間経過しても送信したアイドルパターンと同じアイドルパターンを受信できず最も低いビットレートのアイドルパターンしか受信できない場合には、次に低いビットレートをセットして対応するアイドルパターンを送信することになる。
【００３２】
数値制御装置１は、以下、送信したアイドルパターンと同一のアイドルパターンを受信するまで、順次低下したビットレートをセットしてそのビットレートに対応するアイドルパターンを送信する。そして、送信したものと同じアイドルパターンを受信できれば、そのアイドルパターンに対応するビットレートがディジーチェーン方式で接続されたデバイス間で共通のデータ転送方式が確立されたものとして、そのビットレートでのデータの送受信を開始する。
【００３３】
図４は、数値制御装置のＣＰＵ１０が実施するビットレート自動選択処理のフローチャートである。
ＣＰＵ１０は、まず、指標ｉを「１」にセットし（ステップ１００）、この指標の値で示されるｉ番目に高いビットレートをシリアル通信用ＬＳＩ１４にセットして、このビットレートに対応するアイドルパターンの送出を指令する（ステップ１０１）。そして、タイマをスタートさせる（ステップ１０２）。シリアル通信用ＬＳＩ１４は、前述したように光モジュール１５、光ケーブル４を介してサーボアンプ２ａに設定ビットレートに対応するアイドルパターンを送信する。
【００３４】
そしてＣＰＵ１０は、送信したアイドルパターンが送り返され受信できたか判断し（ステップ１０３）、受信できてなければ、タイマが設定経過時間を計時したか判断する（ステップ１０４）。送信したアイドルパターンを受信せずに、設定時間経過すると、指標ｉを「１」インクリメントし（ステップ１０５）、ステップ１０１に戻り、この指標の値で示されるｉ番目のビットレートを設定して対応するアイドルパターンの送出を指令する。
【００３５】
以下、送信したアイドルパターンが送り返されて受信されるまでは、指標ｉをインクリメントしながら上述した処理を繰り返し実行する。そして、送信したアイドルパターンを受信すれば、ディジーチェーン方式で接続された各デバイス（数値制御装置１，サーボアンプ２ａ〜２ｃ）が現在ビットレートにセットされ、共通のビットレートによるデータ送受信が可能なものであることから、このビットレートによるデータ送受信を開始する（ステップ１０６）。
【００３６】
図５は、各サーボアンプ２ａ〜２ｃのシリアル通信用ＬＳＩ２１が実行する処理である。
まず、上流側よりデータ等の信号を受信したか判断し（ステップ２００）、受信すると、一定時間受信パターンの立ち上がり立ち下がりを計数する（ステップ２０１）。この計数値より、まず、セットされているビットレートによるデータパターンか否かを判定する（ステップ２０２）。データパターンでないときには、さらにこの計数値より対応処理可能なビットレートのアイドルパターンか判定する（ステップ２０３）。
【００３７】
処理できるビットレートと判定された場合には、このビットレートをシリアル通信用ＬＳＩ２１にセットする（ステップ２０４）。又、処理できないビットレートと判定された場合には、ビットレートのセットは行わず、最も低いビットレートを保持し、ステップ２０５に進む。そしてセットされたビットレートに対応するアイドルパターンを下流側サーボアンプ（最下流のサーボアンプ２ｃは、上流側のサーボアンプ）に送信する（ステップ２０５）。
【００３８】
そして、ステップ２００に戻りステップ２００以下の処理を繰り返し実行する。また、ステップ２０２で、データパターンの受信と判断されたとき、データ処理を開始する（ステップ２０６）。
【００３９】
上述したように、アイドルパターンは、データパターンよりも所定時間当たりの信号変化の回数が多いものに設定されている。しかし、速いビットレートのデータパターンの信号変化回数が、遅いビットレートのアイドルパターンの信号変化回数と近い場合、誤判定するおそれがある。このような場合、図６に示すように、冗長なビットをデータパターンに挿入し、データパターンの信号変化の回数を上げることによって誤判定を防止する。
【００４０】
図６において、（ａ）は、遅いビットレートのアイドルパターンを示している。又、（ｂ）は、この遅いビットレートのアイドルパターンに近い、速いビットレートのデータパターンであり、（ｃ）はこの速いビットレートのデータパターンに冗長ビットＱを挿入したときのデータパターンを示している。
【００４１】
又、図７は、受信する信号の所定時間当たりの変化回数を電源投入からの推移を表した図で、この図７では、ビットレートは高、低の２種類しかないものとしている。又、図７において、符号３０は、高いビットレートのアイドルパターンの信号変化回数の範囲を表し、符号３１は、高いビットレートのデータパターンの信号変化回数の範囲を表し、符号３２は、低いビットレートのアイドルパターンの信号変化回数の範囲を表し、符号３３は、低いビットレートのデータパターンの信号変化回数の範囲を表している。又、符号３４の矢印は図６で説明した、遅いビットレートのアイドルパターンの信号変化回数（符号３２の範囲）と、速いビットレートのデータパターンの信号変化回数（符号３１の範囲）を速いビットレートのデータパターンに冗長ビットＱを挿入することによって、信号変化回数の差を明確に区別し判別できるようにしたことを示している。
【００４２】
時刻ｔ１で電源が投入されると、まずは、低いビットレートのアイドルパターンが送出される（時刻ｔ２）。そして、リセット状態が解除されると、高いビットレートのアイドルパターンが送信される（時刻ｔ３）、この図７では、この高いビットレートでのデータの送受が可能と判断され（時刻ｔ４）、この高いビットレートによりデータの送受が開始されたことを示している。
【００４３】
又、光モジュールで光信号を受信する場合、受信側の回路によっては、ビットレートが速くなると光の強度を上げる必要がある。しかし、ビットレートが遅いときには、同じ光の強度を受信すると、光モジュールが出力する電気信号にひずみが生じることがある。このひずみが大きい場合、データを受信できない可能性があるので、図８に示すように、数値制御装置１及びサーボアンプ２ａ〜２ｃのシリアル通信用ＬＳＩ１４（２１）から、光モジュールの出力するビットレートを表す信号Ｓを光モジュール１５（２２，２３）に送出し、ビットレートの速いときには、光モジュール１５（２２，２３）の発光素子の発光強度を上げ、ビットレートが遅いときには発光強度を下げることにより、ビットレートが変化しても電気信号のひずみが生じにくくする。
【００４４】
上述した実施形態では、ディジーチェーン方式で数値制御装置と各サーボアンプをシリアルバスで接続した例を説明したが、ディジーチェーン方式ではなく各サーボアンプがシリアルバスで数値制御装置と接続されている場合にも、本発明は適用できるものである。この場合には、ビットレートのパラメータ設定の場合は、上述した実施形態と同様に数値制御装置に共通に処理できるビットレートを設定すればよい。又、自動選択の場合には、例えば、高いビットレートの方から、対応するアイドルパターンを各サーボアンプに送信し、全てのサーボアンプから同一のアイドルパターンが送り返されてきたかを判別し、同一のアイドルパターンが送り返されてくれば、各サーボアンプは、このビットレートにセットされたものであるから、このビットレートでのデータの転送を行うようにする。
【００４５】
また、１つでも同一のアイドルパターンが送り返されて来なければ（アイドルパターンを送信して設定所定時間経過しても最低のビットレートのアイドルパターンしか受信しないとき）、当該ビットレートでは対応できないサーボアンプがあることを意味するので、１つ低いビットレートのアイドルパターンを送信する。以下、全てのサーボアンプより、送り出したアイドルパターンが設定所定時間内に送り返されてくるまで、順次ビットレートを下げたアイドルパターンを送信して、全てのサーボアンプより送り出したアイドルパターンを受信した段階では、そのビットレートに数値制御装置及びサーボアンプがセットされたものであるから、この時点より、このビットレートによるデータの送受信を開始する。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は、シリアルバスで接続された数値制御装置とサーボアンプにおいて、複数存在するデータ転送方式を選択設定可能にしたから、この数値制御装置とサーボアンプからなるシステムにおいて、その構成要素の数値制御装置やサーボアンプのいずれかが新たなものに変更されても、全ての構成要素に共通するデータ転送方式を選択設定できるから、システム内に古い製品と新しい製品が混ざりあってもシステムを保持することができ、古いシステムの保守が容易となる。特に、工作機械や産業機械等の長年に渡って使用する機械システムにおいて、そのシステムを構成するサーボモータや数値制御装置の構成要素は、高速のデータ転送方式に改良されるものであるが、この場合でも、この新製品をシステムの構成要素と取り替えても、データの送受信ができ、システムを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の要部ブロック図である。
【図２】同実施形態における数値制御装置の要部ブロック図である。
【図３】同実施形態におけるサーボアンプの要部ブロック図である。
【図４】同実施形態における数値制御装置が行うビットレート自動選択処理のフローチャートである。
【図５】同実施形態におけるサーボアンプが行うビットレート自動選択処理のフローチャートである。
【図６】遅いビットレートのアイドルパターンと速いビットレートのデータパターンの誤判定を防止する方法の説明図である。
【図７】電源投入からサーボアンプが受信する信号において、所定時間当たりの変化回数の推移を表した説明図である。
【図８】本発明の実施形態において、ビットレートによる光り強度の調整の説明図である。
【符号の説明】
１ 数値制御装置
２ａ〜２ｃ サーボアンプ
３ａ〜３ｃ サーボモータ
４ 光ケーブル
Claims (6)
- 数値制御装置と１台以上のサーボアンプがシリアルバスによって結合され、前記サーボアンプに接続されたサーボモータを制御するシステムにおいて、前記シリアルバスのデータ転送方式を少なくとも２種類以上備え、前記数値制御装置に設定されたパラメータによりデータ転送方式が選択され、該選択されたデータ転送方式に対応する所定時間あたり所定頻度で変化する信号を前記数値制御装置は送信し、前記サーボアンプは、受信したシリアルバス上の信号に対して所定時間当たりの信号変化の頻度によりデータ転送方式を判別して決定し、複数のデータ転送方式に対応可能とすることを特徴とするサーボモータ制御システム。
- 前記サーボモータを制御するシステムは複数台のサーボアンプが数値制御装置にディジーチェーン方式でシリアルバスによって結合されたシステムであって、前記サーボアンプは、受信したシリアルバス上の信号に対して所定時間あたりの信号変化の頻度を計測し、該計測された信号変化の頻度によってデータ転送方式を判別する手段を備え、少なくとも、前記ディジーチェーン方式の最下流のサーボアンプ以外のサーボアンプは、シリアルバスのための２個のコネクタを備え、一方のコネクタにおいて受信する信号と前記判別手段に基づき前記一方のコネクタにおけるシリアルバスのデータの転送方式を判別すると共に、該判別に基づいて他方のコネクタのデータ転送方式を決定することによって、ディジーチェーン方式の上流あるいは下流に接続されたサーボアンプにおいて複数のデータ転送方式を対応可能にした請求項１に記載のサーボモータ制御システム。
- 数値制御装置と１台以上のサーボアンプがシリアルバスによって結合され、前記サーボアンプに接続されたサーボモータを制御するシステムにおいて、前記シリアルバスのデータ転送方式を少なくとも２種類以上備え、
前記数値制御装置は、前記２以上のデータ転送方式から選択されたデータ転送方式に基づいてシリアルバス上にデータの所定時間あたりの信号変化の頻度を変更する手段と、前記シリアルバスに接続された前記サーボアンプから受信したシリアルバス上のデータをモニタして所定時間あたりの信号変化の頻度を計測し、該計測した頻度に基づいて前記サーボアンプのデータ転送方式が前記選択されたデータ転送方式に変更されたか否か判定する手段と、前記判定手段により変更されたと判定された場合は前記選択されたデータ転送方式にて通信を行い、変更されていないと判定された場合にはデータ転送方式を再度変更して、可能なデータ転送方式を探索する手段とを備え、
前記サーボアンプは、受信したシリアルバス上の信号に対して所定時間当たりの信号変化の頻度を計測してデータ転送方式を判別し、適合しているときには受信した信号の信号変化の頻度と同じ信号を送信し、適合していないときは所定の信号変化の頻度の信号を送信する手段を備え、複数のデータ転送方式に対応可能としたサーボモータ制御システム。 - 前記サーボモータを制御するシステムは複数台のサーボアンプが数値制御装置にディジーチェーン方式でシリアルバスによって結合されたシステムであって、前記サーボアンプは、受信したシリアルバス上の信号の所定時間あたりの信号変化の頻度を計測し、該計測された信号変化の頻度によってデータ転送方式を判別する手段を備え、少なくとも、前記ディジーチェーン方式の最下流のサーボアンプ以外のサーボアンプは、シリアルバスのための２個のコネクタを備え、一方のコネクタにおいて受信する信号と前記判別手段に基づき前記一方のコネクタにおけるシリアルバスのデータの転送方式を判別すると共に、該判別に基づいて他方のコネクタのデータ転送方式を決定することによって、ディジーチェーン方式の上流あるいは下流に接続されたサーボアンプにおいて複数のデータ転送方式を対応可能にした請求項３に記載のサーボモータ制御システム。
- 所定時間当たりの信号変化の頻度が、転送方式の判定時とデータ転送時とで異なるようにデータをコード化した請求項１乃至４の内いずれか１項に記載のサーボモータ制御システム。
- 前記シリアルバスが光通信方式であって前記数値制御装置及びサーボアンプはそれぞれ光モジュールを備え、少なくとも２種類以上の転送ビットレートがある場合に、前記光モジュールは転送ビットレートに応じて発光素子の発光強度を調整することを特徴とする請求項１乃至５の内いずれか１項に記載のサーボモータ制御システム。
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