JP4226620B2 - データ転送方式及びデータ転送装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械やロボットの各駆動軸の同期をとりながら、各駆動軸に所望の動作を行わせるためのデータ転送方式及びデータ転送装置に関する。

一般に、工作機械やロボットの各軸の同期をとるデータ転送方法として、上流側に位置する制御装置などのマスタユニットと、下流側に位置する複数のサーボアンプなどのスレーブユニットをディジーチェーン方式のシリアルバスによって直列接続し、エラーチェック符号付きデータや誤り訂正符号付きデータを下流側から上流側へ転送するデータ転送方式がある。互いに直交する３軸を有する工作機械等においては、送り軸の現在位置を検出する場合、同期をとって他の軸の位置を検出しなければならない。また、各軸を移動する場合も他の軸と同期をとる必要がある。

この種のデータ転送方式の一例として、特許文献１に開示されているものが知られている。この例では、一台の数値制御装置に複数のサーボアンプがディジーチェーン方式により光ケーブル等の通信線で直列接続されている。数値制御装置は通信線を通して各サーボアンプに対して位置指令などを送信し、各サーボアンプは位置指令などを受信する。各サーボアンプは受信した位置指令などに従って各サーボモータを駆動する。また、上流側に位置する制御装置は、下流側に位置するサーボアンプ及びサーボモータを含むスレーブユニットからのフィードバック信号を受信するようになっている。

また、データ転送方法の他の一例として、特許文献２に開示されているものが知られている。この例は、マスタユニットに接続する複数のスレーブユニット間で高速にデータ転送できるようにしたものである。すなわち、データ転送装置が通信順位制御手段を備え、通信線とは別に設けられた制御線を使用して通信データの出力の可否を決定するものである。

しかしながら、この種のデータ転送方法においては、エラーチェック符号又は誤り訂正符号付きデータが個々のスレーブユニットを下流側から上流側へ流れる際に、データ転送速度が低下するという場合がある。例えば、特許文献２には、ディジーチェーン状に接続されたユニットが下流のユニットから受信したデータにエラーが無いかをチェックする方法が開示されているが、この方法では、全てのデータを受信するまで、上流側へデータを転送することができず、高速な転送は不可能である。そこで、本出願人は、図８に示すように、エラーチェック符号又は誤り訂正符合付きデータのエラーチェックを行うことなく、エラーチェック符号又は誤り訂正符合付きデータ５１を転送して、データ転送速度を高めることを提案してきた。図９は、図８とは反対方向にデータが流れる場合、すなわち、データが上流側から下流側に流れる例を示している。

特開平１０−１３３９４号公報 特開２００１−９４６２６号公報

しかしながら、図８に示す場合は、マスタユニット５２が受信したエラーチェック符号又は誤り訂正符合付きデータ５１から個々のスレーブユニット５３に関するエラー情報を得ることができず、どこのスレーブユニットでエラーが発生しているのかを特定することができないという問題があった。また、図９の場合は、マスタユニット５２が送信し、受信側のスレーブユニット５３が受信したエラーチェック符号又は誤り訂正符号付きデータ５１からデータ送信元とデータ受信先との間のシリアルバス上に接続されたスレーブユニット５３に関するエラー情報を得ることができず、どこでエラーが発生しているのかを特定することができないという問題があった。このため、ノイズや故障などが原因で制御データにエラーが発生して停止した工作機械やロボットのメンテナンスをする際に、ノイズ発生源や故障箇所を発見するのに多大な時間がかかると共に、不要な部品交換によりメンテナンス費用が高くなるなどの問題があった。

本発明は、上記した点に鑑み、ディジーチェーン方式で接続された複数のスレーブユニット間で高速なデータ転送を行うことができると共に、データエラーを発生しているスレーブユニットを特定することができるデータ転送方式及びデータ転送装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、上流側のマスタユニットと下流側の複数のスレーブユニットをディジーチェーン方式のシリアルバスによって直列接続し、データ送信元とデータ受信先との間でエラーチェック符号又は誤り訂正符合付きのデータを転送するデータ転送方式において、データ送信元とデータ受信先との間にある個々のスレーブユニットで、前記シリアルバスを流れる前記データをエラーチェック又は誤り訂正することなしに前記データ送信元から前記データ受信先へ転送することと、前記データが流れる回路とは別に前記個々のスレーブユニットに設けられた回路で、前記データのエラーチェックをすることと、前記データをエラーチェックした前記個々のスレーブユニットが、前記マスタユニットに対してエラーチェックの結果を個々に通知することと、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載のデータ転送方式において、前記マスタユニットが前記エラーチェックの結果を表示することを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、請求項１に記載のデータ転送方式において、前記マスタユニットが、個々の前記スレーブユニットのエラー発生回数をカウントし、前記エラー発生回数を表示することを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、請求項１に記載のデータ転送方式において、個々の前記スレーブユニットが、前記データの中継時に発生したエラー発生回数をカウントし、前記エラー発生回数を前記マスタユニットに送信することを特徴とする。

また、請求項５記載の発明は、上流側のマスタユニットと下流側の複数のスレーブユニットをディジーチェーン方式のシリアルバスによって直列接続し、データ送信元とデータ受信先との間でエラーチェック符号又は誤り訂正符合付きのデータを転送するデータ転送装置であって、データ送信元とデータ受信先との間にある個々のスレーブユニットで、前記シリアルバスを流れる前記データをエラーチェック又は誤り訂正することなしに前記データ送信元から前記データ受信先へ転送するデータ転送手段と、前記個々のスレーブユニットに設けられた前記データが流れる回路とは別の回路で、前記データのエラーチェックをするエラーチェック手段と、該エラーチェック手段を有する前記個々のスレーブユニットが、前記マスタユニットに対してエラーチェックの結果を個々に通知するエラー通知手段と、を備えたことを特徴とする。

以上の如く、請求項１記載の発明によれば、データ送信元とデータ受信先との間にある個々のスレーブユニットでエラーチェックすることなしにデータ送信元からデータ受信先へエラーチェック符号又は誤り訂正符合付きデータを転送することで、ディジーチェーン方式で接続された複数のスレーブユニット間で高速なデータ転送を行うことができる。個々のスレーブユニット内でエラーチェック符号又は誤り訂正符合付きデータが流れる回路とは別の回路で、エラーチェック符号又は誤り訂正符号付きデータのエラーチェックをすることで、データ送信元からデータ受信先へ転送されるデータの転送速度を低下させずに、エラーを生じているスレーブユニットを特定することができる。エラーチェックの結果をマスタユニットに対して通知することで、マスタユニットを介してエラーを生じているスレーブユニットを認識することができる。したがって、データ転送を高速に行うことができるとともに、エラーを生じているスレーブユニットを特定することができ、工作機械やロボットのメンテナンス作業性を向上することができる。

また、請求項２記載の発明によれば、マスタユニットがエラーチェックの結果を表示することで、エラーを生じているスレーブユニットを容易に認識することができる。

また、請求項３記載の発明によれば、マスタユニットは個々のスレーブユニットのエラー発生回数をカウントすることで、エラーを生じているスレーブユニットを特定することができることに加え、発生したエラーへの対策の効果をカウンタの値として数値化できるため、複数の対策の優劣を評価したり、より効果的な対策を検討したりする際に役立てることができる。

また、請求項４記載の発明によれば、スレーブユニットが、エラーチェック符号又は誤り訂正符合付きデータの中継時に発生したエラーの発生回数をカウントすることで、請求項３に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

また、請求項５記載の発明によれば、データ送信元とデータ受信先との間にある個々のスレーブユニットでエラーチェックすることなしにエラーチェック符号又は誤り訂正符合付きデータを転送するデータ転送手段により、ディジーチェーン方式で接続された複数のスレーブユニット間で高速なデータ転送を行うことができる。エラーチェック符号又は誤り訂正符合付きデータが流れる回路とは別に個々のスレーブユニットに設けられた回路で、エラーチェック符号又は誤り訂正符合付きデータのエラーチェックをするエラーチェック手段により、データ送信元からデータ受信先へ転送されるデータの転送速度を低下させずに、エラーを生じているスレーブユニットを特定することができる。エラーチェックの結果をマスタユニットに対して通知するエラー通知手段により、マスタユニットを介してエラーを生じているスレーブユニットを認識することができる。したがって、データ転送を高速に行うことができるとともに、エラーを生じているスレーブユニットを特定することができ、工作機械やロボットのメンテナンス作業性を向上することができる。

以下、本発明に係るデータ転送装置を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１に示すように、本実施形態のデータ転送装置１は、上流側に位置する制御装置としてのマスタユニット２と下流側に位置する複数のスレーブユニット３を備えている。個々のスレーブユニット３は、サーボアンプ４とサーボモータ５を有している。マスタユニット２と複数のスレーブユニット３は、ディジーチェーン方式のシリアルバス６によって直列接続し、マスタユニット２と最下流のスレーブユニット３との間で双方向にデータが転送されるようになっている。すなわち、マスタユニット２からスレーブユニット３（上流側から下流側）に転送される制御データによりサーボモータ５が駆動制御され、逆に、スレーブユニット３からマスタユニット２（下流側から上流側）に転送される帰還データによりサーボモータ５の状態がフィードバックされるようになっている。

転送されるデータには、通常と同様にエラーチェック符号又は誤り訂正符号が付加されたデータが用いられ、データはパケットの形態で転送されるようになっている。エラーチェック符号又は誤り訂正符号が付加されたデータが用いられることで、データ転送の信頼性が高められるようになっている。

図２に示すように、マスタユニット２は、プロセッサ７、ＲＯＭ８、ＲＡＭ９、送信制御回路１０、受信制御回路１２、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１８、画面表示回路１４などで構成されている。ＲＯＭ８、ＲＡＭ９、送信制御回路１０、受信制御回路１１、ＤＳＰ１８、画面表示回路１４は、システムバス１３を介してプロセッサ７に接続している。このような回路構成は、従来と同等のものであり、サーボモータ５を帰還データ（フィードバック信号）に基づいて、位置ループ制御、速度ループ制御すると共に、サーボアンプ４からの電流フィードバック信号に基づいて電流ループ制御する回路である。

送信制御回路１０には、パラレル信号をシリアル信号に変換する図示しないＰ／Ｓ変換器が接続され、シリアル信号に変換された制御データが信号線としてのシリアルバス６に送出される。逆に、シリアルバス６を介してスレーブユニット３から入力される帰還データは、シリアル信号をパラレル信号に変換する図示しないＳ／Ｐ変換器に入力され、受信制御回路１１で受信されるようになっている。

また、送信制御回路１０とＰ／Ｓ変換器との間には、エラーチェック又は誤り訂正の符号化処理などを行って制御データを生成する送信データ生成回路１２が備えられている。送信データ生成回路１２で生成されたデータは、シリアルバス６を介して下流側のスレーブユニット３に送信されるようになっている。上流側から下流側へのデータ転送については、本発明に係るデータ転送方式の第４の実施形態に対応している。

受信制御回路１１は、図４などに示すように、受信したエラーチェック符号付きデータにエラーが無いか否かをチェックするエラーチェック手段１５を含んでいる。エラーチェック手段１５により、下流から転送されたデータにエラーがあるかチェックされる。エラー表示手段１６により、表示装置１７の画面上にエラーの有無を表示することで、エラーが生じているスレーブユニット３を特定することができるようになっている。

エラー表示手段１６は、図２などで示すマスタユニット内の要素によって構成されており、プロセッサ７、ＲＯＭ８、ＲＡＭ９、画面表示回路１４などが動作することによって機能する。プロセッサ７が、エラーチェック手段１５を検査し、画面表示回路１４を操作し、表示装置１７の画面上でエラーの有無を表示する。

図３に示すように、スレーブユニット３は、上流側から下流側に転送されるデータを処理（中継処理）する第１の回路部分と、下流側から上流側に転送されるデータを処理する第２の回路部分とを備えている。第１の回路部分では、マスタユニット２又は上流側スレーブユニット３から転送された制御データは、分岐点から分岐してバッファ回路２０及び図示しないＳ／Ｐ変換器を介して受信制御回路２１に流れるようになっている。受信制御回路２１は、復号手段２２を介して電流制御回路２３に接続する。複合手段２２では、誤り訂正符号を用いてデータを検査し、エラーが検出されれば受信したデータを捨てて、例えば、前回正しく受信できた値をそのまま使用したり、データを訂正したりして、エラーが検出されたデータを使用しないようにする。電流制御回路２３では、検査され訂正されたデータに基づいてサーボモータ４に対する電流指令（トルク指令）を送出する。バッファ回路２０は、シリアルバス６に接続し、上流から受信したデータのエラーチェックや訂正はせずに、データをそのまま次のスレーブユニット３に流す。

第２の回路部分は、データ転送手段２５と、エラーチェック手段３５と、エラー通知手段３６とを含んでいる。データ転送手段２５は、下流側から転送されたエラーチェック符号付きデータを中継すると共に、サーボモータ５からのフィードバック信号やスレーブユニット内部の情報から作成した信号データを付加し、下流側から転送されたデータをエラーチェックすることなしに上流側に転送する。すなわち、データ転送手段２５では、下流側スレーブユニット３から転送された制御データは、分岐点から分岐してバッファ回路２６に流れるようになっている。バッファ回路２６は、図示しないＳ／Ｐ変換器を内蔵しており、送信制御回路２８に接続し、信号変換されたデータが送信制御回路２８に流れるようになっている。自身のスレーブユニット３と下流のスレーブユニット３の合計されたデータは、送信制御回路２８を介して上流側に転送される。このため、データ転送手段２５では、エラーチェック符号又は誤り訂正符合付きデータがエラーチェックされることなしに流れることとなり、ディジーチェーン方式で接続された複数のスレーブユニット３間で高速なデータ転送を行うことができる。

エラーチェック手段３５は、データ転送手段２５とは別に設けられて、エラーの有無をチェックする回路であり、送信制御回路２８が接続している。エラーチェック手段３５には、送信制御回路２８からエラーチェックのされないエラーチェック符号付きデータが流れる、この手段でエラーチェック符号が読み込まれることでエラーチェックが行われるようになっている。エラーチェックの結果は、シリアルバス６とは別に設けられた信号線３７上のエラー通知手段３６を介してマスタユニット２に送信され、チェック結果を表示するために図示しないバッファ領域に記憶されるようになっている。もし仮に、シリアルバスが高速なデータ転送を行った後、次のデータを転送するまでの間に、エラーチェックの結果を送信できるだけの時間があれば、シリアルバス６を使用してデータのチェック結果をマスタユニット２に送信するようにすることも可能である。

なお、図示されていないが、上流側から下流側へ流れるデータの受信制御回路にも同様のエラーチェック手段が設けられており、これにより、第４の実施形態のように、上流側から下流側へ流れるデータのチェック結果がマスタユニット２に対して送信されるようになっている。

エラー通知手段３６は、エラーチェック手段３５を有するスレーブユニット３が、マスタユニット２に対してエラーチェックの結果を個々に通知するための手段である。マスタユニット２は通知を受けて、エラー表示手段１６により表示装置１７にエラーの生じているスレーブユニット３を表示する。

次に、図５に基づいて、本発明に係るデータ転送装置の第２の実施形態について説明する。本実施形態のデータ転送装置１Ａは、マスタユニット２にエラーカウンタ４０が設けられた点で、第１の実施形態と相違する。エラーカウンタ４０は、マスタユニット２にディジーチェーン接続された個々のスレーブユニット３のエラーの発生回数をカウントし、記憶するものである。このようなエラーカウンタ４０を設けることで、マスタユニット２及び複数のスレーブユニット３を有する工作機械やロボットのメンテナンスを行う際に、エラーを生じているスレーブユニット３を特定することができる。なお、第１の実施形態と重複するその他の構成部分については、同一符号を付して説明を省略することとする。

次に、図６に基づいて、本発明に係るデータ転送装置の第３の実施形態について説明する。本実施形態のデータ転送装置１Ｂは、エラーカウンタ４１を備えた点で第２の実施形態と共通するが、スレーブユニット３（最下流のスレーブユニット３を除く）にエラーカウンタ４１が設けられた点で、第２の実施形態と相違する。このように、スレーブユニット３にエラーカウンタ４１を設けることで、エラーを生じているスレーブユニット３を特定することができる。

次に、図７に基づいて、本発明に係るデータ転送装置の第４の実施形態について説明する。本実施形態のデータ転送装置１Ｃは、エラーチェック符号又は誤り符号付きデータが上流側から下流側へ流れる点と、エラー表示手段１６に替わってアラーム表示手段４３がマスタユニット２Ａに設けられた点で第１の実施形態と相違する。データは、マスタユニット２Ａの送信データ生成回路１２で作成され、下流側のスレーブユニット３Ａへ転送されるようになっている。スレーブユニット３Ａのデータ転送手段において、データは分岐点で二又に分岐し、バッファ回路及び受信制御回路にそれぞれ流れるようになっている。

バッファ回路を経由する一方のデータはエラーチェックなどされることなく、さらに下流側に位置するスレーブユニット３Ａにそのまま転送される。受信制御回路を経由する他方のデータは、図示しないエラーチェック手段によりエラーチェックが行われ、制御データがサーボモータへ流れるようになっている。また、エラーチェック手段によるチェック結果は、図示しない通知手段を介してマスタユニット２Ａに通知されるようになっている。第１の実施形態のエラー表示手段１６に代えて設けられたアラーム表示手段４３では、所定のスレーブユニット３Ａにおいてデータエラーが生じた場合に、アラームが表示されるようになっている。その他の構成部分は、第１の実施形態と共通するため、ここでの重複した説明は省略することとする。

以上のように、上記実施形態によれば、スレーブユニット３，３Ａにデータ転送手段２５とは別にエラーチェック手段３５が設けられたことで、下流側から上流側へ又は上流側から下流側へ転送されるデータの転送速度を低下させずに、エラーを生じているスレーブユニット３，３Ａを特定することができ、工作機械やロボットのメンテナンス作業性を向上することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係るデータ転送装置の第１の実施形態を示すシステム構成図である。 マスタユニットの構成を示す説明図である。 スレーブユニットの構成を示す説明図である。 本発明に係るデータ転送装置の第１の実施形態において、下流側から上流側へデータが流れる状態を示す概念図である。 本発明に係るデータ転送装置の第２の実施形態を示すと共に、下流側から上流側へデータが流れる状態を示す概念図である。 本発明に係るデータ転送装置の第３の実施形態を示すと共に、下流側から上流側へデータが流れる状態を示す概念図である。 本発明に係るデータ転送装置の第４の実施形態を示すと共に、上流側から下流側へデータが流れる状態を示す概念図である。 データ転送装置の従来の一例を示すシステム構成図である。 データ転送装置の従来の他の一例を示す概念図である。

符号の説明

１ データ転送装置
２ マスタユニット
３ スレーブユニット
４ サーボアンプ
５ サーボモータ
６ シリアルバス
１５，３５ エラーチェック手段
１６ エラー表示手段
２５ データ転送手段
３６ エラー通知手段
３７ 信号線

Claims (5)

1. 上流側のマスタユニットと下流側の複数のスレーブユニットをディジーチェーン方式のシリアルバスによって直列接続し、データ送信元とデータ受信先との間でエラーチェック符号又は誤り訂正符合付きのデータを転送するデータ転送方式において、
   データ送信元とデータ受信先との間にある個々のスレーブユニットで、前記シリアルバスを流れる前記データをエラーチェック又は誤り訂正することなしに前記データ送信元から前記データ受信先へ転送することと、
   前記データが流れる回路とは別に前記個々のスレーブユニットに設けられた回路で、前記データのエラーチェックをすることと、
   前記データをエラーチェックした前記個々のスレーブユニットが、前記マスタユニットに対してエラーチェックの結果を個々に通知することと、
   を備えたデータ転送方式。
2. 前記マスタユニットが前記エラーチェックの結果を表示する請求項１に記載のデータ転送方式。
3. 前記マスタユニットが、個々の前記スレーブユニットのエラー発生回数をカウントし、前記エラー発生回数を表示する請求項１に記載のデータ転送方式。
4. 個々の前記スレーブユニットが、前記データの中継時に発生したエラー発生回数をカウントし、前記エラー発生回数を前記マスタユニットに送信する請求項１に記載のデータ転送方式。
5. 上流側のマスタユニットと下流側の複数のスレーブユニットをディジーチェーン方式のシリアルバスによって直列接続し、データ送信元とデータ受信先との間でエラーチェック符号又は誤り訂正符合付きのデータを転送するデータ転送装置であって、
   データ送信元とデータ受信先との間にある個々のスレーブユニットで、前記シリアルバスを流れる前記データをエラーチェック又は誤り訂正することなしに前記データ送信元から前記データ受信先へ転送するデータ転送手段と、
   前記個々のスレーブユニットに設けられた前記データが流れる回路とは別の回路で、前記データのエラーチェックをするエラーチェック手段と、
   該エラーチェック手段を有する前記個々のスレーブユニットが、前記マスタユニットに対してエラーチェックの結果を個々に通知するエラー通知手段と、
   を備えたデータ転送装置。

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