JP3905361B2

JP3905361B2 - 検出装置、及びそれにおける検出データ送信方法

Info

Publication number: JP3905361B2
Application number: JP2001360255A
Authority: JP
Inventors: 康一林
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: JP2003162329A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリアル通信ネットワークにより接続された検出器が検出情報を送信するときのデータ通信方法に係り、特にモータ可動軸の位置や速度を検出する位置検出器のデータ通信の耐ノイズ性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、モータの回転軸の回転位置や速度を検出する位置検出器とモータの回転軸の位置制御や速度制御を行うサーボコントローラとの接続には、大幅な省配線化のためにシリアル通信ネットワークが使用されている。
【０００３】
以下図を参照しながら従来の検出器のデータ通信方法の通信動作について説明する。図５はモータ１２を制御するサーボコントローラ１３と位置検出器１０をシリアル通信ネットワークによりと接続した一般的な接続例を示している。図６は、図５の位置検出器１０の内部の一例を表す構成ブロック図である。また、図７は図６の位置検出器１０の動作を示すタイミングチャート図である。
【０００４】
位置検出器１０内の位置センサ２の入力軸１は、モータ１２のロータ軸１１に直結され、ロータ軸１１の回転によって位置センサ２から、回転位置の正弦値と余弦値にそれぞれ比例した電圧信号ＡとＢを出力する。また、サーボコントローラ１３は、モータ制御周期と同じ一定の時間間隔をおいて、位置データ要求命令である特定のシリアル信号ＲＱを信号線ＲＸを通じて送信している。受信回路６は、信号線ＲＸからシリアル信号を受信するとマイクロコンピュータ５へ受信割込信号ＲＩＮＴを出力する。マイクロコンピュータ５は受信割込信号ＲＩＮＴを受信すると受信処理（図７の処理ｒ）を開始し、受信回路６がシリアル信号をパラレルデータにデコードした受信データを読みとる。マイクロコンピュータ５は読みとった受信データが、位置データ要求命令であると誤りなく識別すると、２チャンネル入力のＡ／Ｄ変換器３に変換スタートを指令する信号ＳＴを出力する。Ａ／Ｄ変換器３は、変換スタート指令が入力されると回転位置の正弦値と余弦値にそれぞれ比例した電圧信号Ａ，Ｂを、デジタルデータＤＡとＤＢに変換してマイクロコンピュータ５へ出力する。また、電圧信号Ａ，Ｂはカウンタ４にも出力され、カウンタ４は電圧信号Ａ，Ｂの信号の極性変化から信号変化周期の１／４周期でアップカウント又はダウンカウントするデジタルデータＣＴをマイクロコンピュータ５へ出力する。次にマイクロコンピュータ５では、デジタルデータＤＡ，ＤＢとＣＴを読みとり、それらのデータから位置検出処理（図７の処理ｄ）を行い、位置センサ２の入力軸１の回転位置を示す位置データθｎを求める。さらに、マイクロコンピュータ５は、位置データθｎに自局アドレスやステータス情報などを付加したデータを、送信回路７へ書き込む（図７の処理ｓ）。送信回路７では、マイクロコンピュータ５によって書き込まれたデータに誤り検出用のデータを付加し、当該データをシリアルデータにエンコードして、信号線ＴＸを通じてサーボコントローラ１３へ送信する。サーボコントローラ１３では、信号線ＴＸから受信した位置センサ２の入力軸１の位置データθｎをもとに、モータ動力線ＵＶＷの電流を制御することにより、モータ１２のロータ軸１１の速度制御又は位置制御を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成及びデータの通信方法では、信号線ＲＸにノイズが混入した場合、受信回路６で位置データ要求命令であるシリアル信号ＲＱを正常に受信できず、マイクロコンピュータ５が位置データ要求命令を受信したことを認識できなくなり、位置データが送信されないこととなる（例えば図７のＩ，ＩＩで示すタイミング）。このときサーボコントローラ１３は、位置データを受け取ることができないため、モータ１３に対し的確な速度制御を行うことが難しくなる。
【０００６】
また、サーボコントローラによるモータ動力線の電流制御では、強力なスイッチングノイズが発生する。位置検出器はモータと結合しているため、サーボコントローラと位置検出器をつなぐシリアル通信ネットワークはスイッチングノイズの影響を受け易い。特に、小型化要求が高く回路規模に制約を受ける位置検出器の受信回路はノイズ対策が十分にとれないため、スイッチングノイズの影響を強く受けることとなり、信号線ＲＸにノイズが混入した場合の制御は重要な課題となっている。
【０００７】
本発明は、上述のような事情から成されたものであり、検出器のデータ通信の耐ノイズ性を向上させた通信方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、バス形式のシリアル通信ネットワークにより接続され、前記ネットワークを介して、一定の時間間隔で外部から受信した要求信号に応じて、検出データを送信する検出装置、及びそれにおける検出データ送信方法であって、要求信号に従って、前記一定の時間間隔に同期した送信指示信号を一定間隔で常時発生させ、この送信指示信号に従って前記検出情報を送信するものである。
【０００９】
また、上記従来例の問題点を解決するための本発明は、所定の検出対象についての検出結果から検出データを生成し、外部から所定の時間間隔で間欠的に受信される要求信号に応答して、前記検出データを外部に送信する検出装置であって、バス形式のシリアル通信ネットワークを介し、外部から要求信号を受信する手段と、前記要求信号を受信すべきタイミングに同期し、前記要求信号が受信されるか否かに関わらず当該同期したタイミングで送信指示信号を生成する手段と、を含み、前記送信指示信号に従って前記検出データを前記バス形式のシリアル通信ネットワークを介して送信することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のある態様によると、所定の検出対象についての検出結果から検出データを生成し、外部からバス形式のシリアル通信ネットワークを介して所定の時間間隔で間欠的に要求信号を受信し、当該要求信号に応答して、前記検出データを外部に送信する検出データの送信方法であって、前記要求信号を受信すべきタイミングに同期して、前記要求信号が受信されるか否かに関わらず当該同期したタイミングで送信指示信号を生成し、当該送信指示信号に従って前記検出データを前記バス形式のシリアル通信ネットワークを介して送信することとしている。
【００１１】
これにより、一定の時間間隔で外部から受信すべき要求信号がノイズ等により、正常に受信できない場合でも、検出データを送信するための指令つまり送信指示信号は自走的に常時発生している。したがって、送信指示信号と要求信号との位相関係の差がある範囲内にある限り、検出情報が正常に送信され、検出器での検出結果の送信における耐ノイズ性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、図５に示した従来の位置検出器１０に対応するもので、本実施の形態の検出データの送信方法を使用する検出装置としての位置検出器のブロック図である。また、図２は図１の位置検出器の動作を示すタイミングチャートである。
【００１３】
マイクロコンピュータ８は、サーボコントローラ１３から送信された位置データの送信間隔と位置検出のタイミング時間を示す情報とを受信回路９によって受信し、バスＳＥＴを介して受信した位置データ送信間隔となる時間Ｔと検出タイミングとなる時間ＤＴとを同期信号発生器９に予め設定している。この同期信号発生器９が本発明の送信指示信号を生成する手段に相当し、ここでの同期信号が本発明の送信指示信号に相当する。
【００１４】
サーボコントローラ１３は、モータ制御周期と同じ一定の時間間隔をおいて、信号線ＲＸへ位置データ要求命令（要求信号）であるシリアル信号ＲＱの送信を繰り返す。受信回路６は、信号線ＲＸから位置データ要求命令を受信するとマイクロコンピュータ８へ受信割込信号ＲＩＮＴを出力する。マイクロコンピュータ８は受信割込信号ＲＩＮＴを受信すると受信処理（図２の処理ｒ）を開始し、受信回路６がシリアル信号をパラレルデータにデコードした受信データを読みとる。マイクロコンピュータ８は読みとった受信データが、位置データ要求命令であると誤り無く識別すると、信号ＴＲＧを同期信号発生器９へ出力するとともに、連続受信不能回数を示す変数ＥＣを「ー１」に設定する。ここで「ー１」は、受信不能でなかったことを、すなわち「ー１」への設定は、連続受信不能回数をリセットする動作に相当する。
【００１５】
同期信号発生器９では、入力された信号ＴＲＧに対して予め設定された時間ＤＴだけずれた位相関係になるよう調整した同期信号ＳＹＮＣを、同じく予め設定された時間Ｔの間隔をおいて常時出力する。ここで常時出力とは、要求信号が受信されず、信号ＴＲＧの入力がなくても当該同期信号ＳＹＮＣを出力することを意味する。
【００１６】
同期信号ＳＹＮＣは、Ａ／Ｄ変換器３の変換スタート指令とマイクロコンピュータ８の位置検出処理開始の割込指令として、Ａ／Ｄ変換器３とマイクロコンピュータ８に入力される。マイクロコンピュータ８では、位置検出処理開始の割込指令を受けると、デジタルデータＤＡ，ＤＢとＣＴを読みとり、それらのデータから位置検出処理（図２の処理ｄ）を行い、位置センサ２の入力軸１の回転位置を示す位置データθｎを求める。さらに、マイクロコンピュータ８は、連続受信不能回数を示す変数ＥＣをインクリメントし、その値が２以下であれば、位置データθｎに自局アドレスやステータス情報などを付加したデータを、送信回路７へ書き込む（図２の処理ｓ）。送信回路７は、マイクロコンピュータ８によって書き込まれたデータに誤り検出用のデータを付加したデータをシリアルデータにエンコードして、信号線ＴＸを通じてサーボコントローラ１３へ送信する。
【００１７】
以上のような動作によって、図２のＩＩＩ，ＩＶのタイミングに示すように、信号線ＲＸにノイズが混入し、受信回路６が位置データ要求命令であるシリアル信号ＲＱを正常に受信できない場合でも、位置検出と位置データの送信を行うための同期信号ＳＹＮＣが常時出力されるため、正常な位置データの送信を行っている。また、Ｖのタイミングのように、位置データ要求命令を連続して失敗し、連続受信不能回数を示す変数ＥＣが「３」以上となった場合は、位置データの送信を停止させている。これにより、ノイズによって連続して位置データ要求命令を受信できない状態が長く続く場合に、位置データ要求命令の送信タイミングと同期信号ＳＹＮＣの発生タイミングの位相差が大きくなって通信ができなくなるのを防止している。なお、位置データ要求命令が３回以上連続してノイズ受ける確率は非常に低いため、このようにすることによる耐ノイズ性の低下はほとんど無視できる。
【００１８】
ここまでの説明では、シリアルネットワークを信号線ＲＸと信号線ＴＸの２つの信号ラインを用いた例を述べたが、本発明は１つの信号ラインを用いたバス形式のネットワークでも実現できる。図３に、バス形式のネットワークを用いた本発明の検出データ送信方法の例を示す。
【００１９】
図３において、位置検出器１５は、図１に示したものと同等のもので、本発明の検出データ送信方法を実現している。また、直線型位置検出器１６も、図１に示したブロック図と同等のものである。ただし、両者の位置検出は、図１に示した信号線ＲＸと信号線ＴＸが接続され双方向に信号の送受信が可能なＢＵＳ１７に接続されている点が図１の例とは異なっている。また、図４は図３の検出装置の通信動作を説明するタイミングチャートである。
【００２０】
図３の位置検出器１５では、サーボコントローラ１４から送信された情報から、内蔵する同期信号発生器に位置データ要求命令送信間隔の１／２の時間と位置検出のタイミング時間に相当する値が予め設定されている。直線型位置検出器１６は、サーボコントローラ１４から送信された情報から、内蔵する同期信号発生器に位置データ要求命令送信間隔と位置検出のタイミング時間に相当する値が予め設定されている。
【００２１】
サーボコントローラ１４は、モータ制御周期と同じ一定の時間間隔をおいて、ＢＵＳ１７へ位置データ要求命令である信号ＲＱを間欠的に送信する。位置検出器１５と直線型位置検出器１６では、信号ＲＱの受信によって、それぞれの内部で信号ＴＲＧを発生させ、内蔵する同期信号発生器から、信号ＴＲＧに同期し位置データ要求命令の送信間隔の１／２の周期で出力される第１同期信号ＳＹＮＣａと位置データ要求命令送信間隔と同じ周期の第２同期信号ＳＹＮＣｂとを生成している。位置検出器１５と直線型位置検出器１６とは、それぞれ第１同期信号ＳＹＮＣａと第２同期信号ＳＹＮＣｂに応じて位置検出処理と位置データの送信処理を行っている。ここで、直線型位置検出器１６は、位置検出器１５の位置データ（図４のＤａ）の送信完了を待ってから検出した位置データ（図４のＤｂ）を送信する点が位置検出器１５とは異なっている。例えば直線型位置検出器１６に内蔵された送信回路がバスＢＵＳを監視して、位置検出器１５の位置データＤａの送信が行われ、これが完了するのを待機して送信対象となった位置データＤｂを送信する。
【００２２】
このような動作によって、図４のＢＵＳに示すように、位置検出器１５は、位置データ要求命令である信号ＲＱの送信周期の１／２の周期で、その位置データＤａを送信し、直線型位置検出器１６は信号ＲＱと同じ周期でその位置データＤｂの送信を行う。ここでそれぞれの送信周期は、一般的に位置検出器１５はモータの速度制御に使用され、短い検出周期が要求されるのに対し、位置制御に使用される直線型位置検出器１６は、モータに直結したボールネジなどで駆動される送り軸の位置検出に使用され、速度制御よりも長い検出周期でよいことに基づくものである。
【００２３】
図４のタイミングチャートに示すように、本発明のデータ通信方法では、一つの位置データ要求命令で、１台の位置検出器から位置データを複数回送信させることが可能であるため、１つの信号ラインを用いたバス形式のネットワーク上で、通信効率を向上できる。
【００２４】
なお、位置データ要求命令を連続して受信できない時に送信を停止することは、図３のように高密度にデータの送受信を行うバス形式のネットワークでは、特に有効である。これは、送信を停止しないと、大きなノイズを受けて位置データ要求命令と位置データの送信のタイミングがずれた場合に、サーボコントローラからの送信される命令が検出器から送信される位置データと衝突する（すなわち一斉にバスに送信してしまう）可能性が高くなるからであり、位置検出器はサーボコントローラからの命令を受信できなくなってしまうためである。それに対して、位置データ要求命令を連続して受信できない時に送信を停止すれば、位置データ要求命令を停止させ、位置検出器からの位置データの送信が停止するまで待って、所定の命令を送信することで、この問題を回避することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、検出器のデータ通信方法によれば、データ通信の耐ノイズ性を向上させることができる。また、バス形式のネットワークの通信効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデータ通信方法を実現するブロック図。
【図２】図１のブロック図の動作を説明するタイミングチャート。
【図３】本発明のデータ通信方法をバス形式のネットワークに適用した例。
【図４】図３のブロック図の動作を説明するタイミングチャート。
【図５】位置検出器をシリアル通信ネットワークによりと接続した一般的な接続例。
【図６】従来のデータ通信方法を実現するブロック図。
【図７】図３のブロック図の動作を説明するタイミングチャート。
【符号の説明】
１入力軸、２位置センサ、３Ａ／Ｄ変換器、４カウンター、５，８マイクロコンピュータ、６受信回路、７送信回路、９同期信号発生器、１０，１５位置検出器、１１モータローラ軸、１２モータ、１３，１４サーボコントローラ、１６直線型位置検出器、１７バス結合型ネットワーク。

Claims

所定の検出対象についての検出結果から検出データを生成し、外部から所定の時間間隔で間欠的に受信される要求信号に応答して、前記検出データを外部に送信する検出装置であって、
バス形式のシリアル通信ネットワークを介し、外部から要求信号を受信する手段と、
前記要求信号を受信すべきタイミングに同期し、前記要求信号が受信されるか否かに関わらず当該同期したタイミングで送信指示信号を生成する手段と、
を含み、前記送信指示信号に従って前記検出データを前記バス形式のシリアル通信ネットワークを介して送信することを特徴とする検出装置。
所定の検出対象についての検出結果から検出データを生成し、外部からバス形式のシリアル通信ネットワークを介して所定の時間間隔で間欠的に要求信号を受信し、当該要求信号に応答して、前記検出データを外部に送信する検出データの送信方法であって、
前記要求信号を受信すべきタイミングに同期して、前記要求信号が受信されるか否かに関わらず当該同期したタイミングで送信指示信号を生成し、当該送信指示信号に従って前記検出データを前記バス形式のシリアル通信ネットワークを介して送信することを特徴とする検出データ送信方法。
請求項２に記載の検出データ送信方法であって、
前記同期したタイミングは、前記要求信号を受信すべきタイミングの時間間隔の１／２以下の整数分の１の時間のタイミングであることを特徴とする検出データ送信方法。
請求項２又は３に記載の検出データ送信方法であって、
前記要求信号が受信されない期間に送信指示信号を生成した回数を計数し、前記回数が予め設定したしきい値を越えた場合に、検出データの送信を停止することを特徴とする検出データ送信方法。