JP4624226B2

JP4624226B2 - リニアスケール用信号伝送装置

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Publication number: JP4624226B2
Application number: JP2005276800A
Authority: JP
Inventors: 和貴水野; 昌宏曽田
Original assignee: Toyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-09-22
Also published as: JP2007087222A

Description

本発明は、移動体の移動量に応じたパルス信号を出力するリニアスケールの出力信号を、移動体の移動制御装置に伝送する際に使用されるリニアスケール用信号伝送装置に関する。

近年、各種の産業機械などにおいて、移動体をサーボモータなどにより駆動制御する場合、移動体の移動量に応じたパルス信号を出力するリニアスケールを移動体に設置し、リニアスケールから出力される移動量パルス信号を、サーボモータ制御用のサーボアンプなどに入力してフィードバック制御を行い、サーボモータの回転を移動体の移動量に応じて高精度に制御することが行なわれている（例えば下記特許文献１を参照）。

ところで、移動制御される移動体の数が多くなる大形で複雑な構造の機械装置においては、そこに使用されるリニアスケールの数も非常に多くなり、また、リニアスケールからサーボアンプまでの距離が長くなる。このため、移動体上に取り付けられるリニアスケールと固定部側のサーボアンプ間に布設される信号線の本数が多く且つ長くなり、信号線の引き回しが非常に複雑で乱雑な状態になりやすい。このために、この種の大型の機械装置においては、信号線が複雑に交差して、近傍に布設され電源線などから発生するノイズが信号線に重畳しやすく、正確な制御データの伝送が阻害される虞があった。

そこで、リニアスケールの信号線について無線化を行なって、無線通信或は誘導通信により、リニアスケールの出力信号を伝送することが検討された。
特開平１１−２３７９２０号公報

しかし、リニアスケールの出力信号を無線通信や誘導通信を使用してサーボアンプ側に伝送する場合、超短波などの電波を使用する無線通信では、反射波による誤動作が問題となり、誘導通信の場合、双方向通信や複数の送信部と受信部の並設が難しいという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、信号線を布設することなく、リニアスケールの信号を、空間光伝送を用いて確実に移動制御装置に伝送することができるリニアスケール用信号伝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、本発明の請求項１のリニアスケール用信号伝送装置は、移動体の移動量に応じたパルス信号を出力するリニアスケールと該移動体の移動を制御する移動制御装置間で信号の伝送を行なうリニアスケール用信号伝送装置であって、
該リニアスケールに接続され、該リニアスケールから出力されるパルス信号に基づき生成された該移動体の移動量を示す座標値信号を、空間光に重畳して制御側空間光伝送装置に送信するスケール側空間光伝送装置と、
該移動体の移動を制御駆動する移動制御装置に接続され、該スケール側空間光伝送装置から空間光に重畳して送られた該該移動体の移動量を示す座標値信号を受信する制御側空間光伝送装置と、を備え、
該スケール側空間光伝送装置には、接点制御信号を入力すると共に、接点のオンオフ信号を出力してリレー接点等を動作させる接点入出力装置が接続され、該制御側空間光伝送装置には、リレー等の接点制御を行う接点制御装置が接続され、
該スケール側空間光伝送装置には、該制御側空間光伝送装置の投光器から投光された光線を受光しパケットデータ信号を取り出す第一受光制御手段と、該第一受光制御手段で取り出したデータパケットを解析して接点制御信号を抽出するデータ抽出手段と、該リニアスケールから送られた移動体の移動量及び移動方向を示すＡ相パルス信号とＢ相パルス信号、及び原点位置を示すＺ相パルス信号を取り込み、当該パルス信号に基づき、移動体の移動量、移動方向を示す座標値データを生成する座標値データ生成手段と、該座標値データ及び該接点入出力装置から送られた接点オンオフ信号をパケット化するパケット作成手段と、該パケット作成手段により作成されたデータパケットを空間光に重畳して投光器から該制御側空間光伝送装置の受光器に向けて投光する第一投光制御手段と、が設けられ、
該制御側空間光伝送装置には、該スケール側空間光伝送装置の投光器から投光される空間光を受光しパケットデータ信号を取り出す第二受光制御手段と、該第二受光制御手段で取り出したデータパケットを解析して座標値データ及び接点オンオフ信号を抽出する第二データ抽出手段と、該第二データ抽出手段によって抽出された座標値データに基づき、前記リニアスケール用のＡ相パルス信号、Ｂ相パルス信号、及びＺ相パルス信号を再生し、当該パルス信号を該移動制御装置に出力するパルス信号再生出力手段と、該第二データ抽出手段によって抽出された接点オンオフ信号を該接点制御装置に出力する接点オンオフ信号出力手段と、該接点制御装置から送られた接点制御信号をパケット化するパケット作成手段と、該パケット作成手段により作成されたデータパケットを空間光に重畳して投光器から該スケール側空間光伝送装置の受光器に向けて投光する第二投光制御手段と、が設けられたことを特徴とする。

上記構成の請求項１のリニアスケール用信号伝送装置では、接点制御装置から出力されたリレーなどを駆動制御するための接点制御信号を、制御側空間光伝送装置においてパケット化し、そのデータパケットを空間光に重畳してスケール側空間光伝送装置に送信する。そして、スケール側空間光伝送装置は、制御側空間光伝送装置からデータパケットを受信すると、そのデータパケットから接点制御信号を抽出し、接点制御信号は接点入出力装置に出力され、この接点制御信号により接点入出力装置のリレーなどが動作し、その接点がオンオフ制御される。

さらに、スケール側空間光伝送装置は、リニアスケールから送られたＡ相パルス信号、Ｂ相パルス信号、Ｚ相パルス信号を取り込み、原点位置を示すＺ相パルス信号に基づき、移動体の移動量、移動方向を示す座標値データを生成する。また、接点入出力装置から接点のオンオフを示す信号を取り込む。そして、座標値データと接点オンオフ信号をパケット化して、そのパケットデータを空間光に重畳して制御側空間光伝送装置に送信する。制御側空間光伝送装置は、送信されたデータパケットを受信すると、そのデータパケットから座標値データと接点オンオフ信号を抽出する。

制御側空間光伝送装置は、その座標値データを目標値として、前回出力した座標値と同じ座標値となるように、Ａ相パルス信号、Ｂ相パルス信号、及びＺ相パルス信号を再生し、移動制御装置に出力する。そのＡ相パルス信号、Ｂ相パルス信号、及びＺ相パルス信号は、移動体をサーボモータ等により駆動する移動制御装置（例えばサーボアンプ）のフィードバック制御に使用され、接点オンオフ信号はシーケンサなどの接点制御装置に送られ、その接点のオンオフを示す信号はリレーなどの接点制御に使用される。

このように、請求項１の発明によれば、リレー接点などのオンオフを示す接点オンオフ信号と接点制御信号が、リニアスケールの座標値データと共に、スケール側空間光伝送装置と制御側空間光伝送装置間で空間光に重畳して送信されるため、リニアスケールと移動制御装置間の信号線と共に、接点制御装置と接点入出力装置間の信号線をなくすことができる。また、リニアスケールの信号はスケール側空間光伝送装置でパルス信号を一旦座標値データに変換して制御側空間光伝送装置に送信するため、信号が一時的に劣化し或は消失しても、移動量などの情報伝達にはそれ程悪影響を与えることがなく、リニアスケールの出力信号を良好に移動制御装置に送信することができる。

サーボモータなどを使用して移動体を移動させる機械装置においては、通常、シーケンサなどによって制御されるリレー回路やその接点回路を含む接点入力装置が配設される場合が多く、リニアスケールの信号線と共に多くのリレー回路や接点回路用の信号線がシーケンサなどの接点制御装置との間に配線されるケースが多くある。

また、請求項１の発明では、リニアスケールの出力信号と共に、リレーの接点制御信号或は接点オンオフ信号を同じパケットに格納し、空間光に重畳して伝送するため、例えば複数のリニアスケール及び複数の接点入出力装置が移動体に搭載されるような大形の機械装置において、多数の信号線を複雑に引き回すことなく、各々のリニアスケールの出力信号を、効率よく移動制御装置に送り、接点入出力装置の接点オンオフ信号を接点制御装置に送り、接点制御装置からの接点制御信号を接点入出力装置に送って、移動体の移動制御やリレーなどの接点制御を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はリニアスケール用信号伝送装置の全体構成図を示し、図２はそのスケール側空間光伝送装置１の構成図を、図３はその制御側空間光伝送装置２の構成図を示している。

このリニアスケール用信号伝送装置は、図１のように、リニアスケール３に接続され、リニアスケール３から出力されるパルス信号に基づき生成された移動体の移動量を示す座標値信号を、空間光に重畳して制御側空間光伝送装置に送信するスケール側空間光伝送装置１と、移動体の移動を制御駆動する移動制御装置５に接続され、スケール側空間光伝送装置１から空間光に重畳して送られた移動体の移動量を示す座標値信号を受信する制御側空間光伝送装置２と、を備え、スケール側空間光伝送装置１には、接点制御信号を入力すると共に、接点のオンオフ信号を出力してリレー接点等を動作させる接点入出力装置６が接続され、制御側空間光伝送装置２には、リレー等の接点制御を行う接点制御装置７が接続される。

リニアスケール３は、固定側に直線状に取着されるリボンスケール３ｂと、リボンスケール３ｂ上を移動する検出ヘッド３ａとから構成され、例えば磁気式リニアスケールの場合、リボンスケール３ｂは帯状ステンレス板の上にゴム磁石を取着して形成され、検出ヘッド３ａはリボンスケール３ｂ上の磁気を移動量に応じて検出するように形成され、図示しない移動体に取り付けられる。図示しない移動体は、例えばサーボモータ等による移動駆動機構を備え、サーボアンプなどの移動制御装置５により制御されて移動するものである。なお、リニアスケール３には磁気式の他に光学式リニアスケールを用いることもできる。

このリニアスケール３は、図５に示すように、検出ヘッド３ａの移動に応じて、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相のパルス信号を出力するように、リボンスケール３ｂ上の磁気が形成されており、Ａ相、Ｂ相は移動方向と移動量を検出するために出力され、Ｚ相は原点位置を検出するため出力される。Ａ相、Ｂ相の磁気は移動方向に僅かにずらせて記録され、検出ヘッド３ａが順方向に移動したとき、Ａ相パルス信号が僅かに遅く、Ｂ相パルス信号が僅かに速く発生し、検出ヘッド３ａが逆方向に移動したとき、Ａ相パルス信号が僅かに速く、Ｂ相パルス信号が僅かに遅く発生しするように形成されている。したがって、Ａ相、Ｂ相のパルス信号のパルス数により検出ヘッド３ａつまり移動体の移動量が計測され、パルス信号のパルスの変化速度により移動体の移動速度が計測され、Ａ相パルス信号とＢ相パルス信号の立ち上がりのタイミングの前後関係により、移動体の移動方向が計測される。また、検出ヘッド３ａつまり移動体が原点位置を通過したとき、Ｚ相パルス信号が出力される。

リニアスケール３の検出ヘッド３ａは、接点入出力装置６と共にスケール側空間光伝送装置１に接続され、接点制御装置７が移動制御装置５と共に制御側空間光伝送装置２に接続される。大形の機械装置などにおいて、例えば図示しない移動体が、サーボモータ、リニアアクチュエータなどにより移動駆動され、その移動体の移動量などをリニアスケール３により計測し、リレー、スイッチなどの接点入出力装置６がその移動体上に設置され、固定側にサーボアンプなどの移動制御装置５と接点制御装置が設置される場合である。

このような場合、例えば、スケール側空間光伝送装置１は移動体上に設置され、制御側空間光伝送装置２は固定側に設置され、スケール側空間光伝送装置１と制御側空間光伝送装置２間に形成される空間光の光軸は、移動体の移動方向に沿って形成され、移動体の移動中に空間光伝送装置１，２間で信号の伝送を可能としている。また、リニアスケール３の出力信号と共に、リレーの接点のオンオフ信号を、空間光を介して、接点入出力装置６から接点制御装置７に送り、接点制御装置７からはリレーなどを駆動制御する接点制御信号を、その空間光を介して接点入出力装置６に送るようにしている。

図２に示すように、スケール側空間光伝送装置１に接点入出力回路５１が設けられる。この接点入出力回路５１は、パラレルインターフェースとして形成され、接点入出力装置６のリレー接点回路或いはスイッチなどの接点回路から入力される接点オンオフ信号をパラレル信号として取り込み、データ作成部１８に送る。また、接点入出力回路５１は、空間光を介して接点制御装置７から送られた接点制御信号を接点入出力装置６のリレー回路に出力して、リレー回路を駆動するように動作する。

また、図３に示すように、制御側空間光伝送装置２にパラレルインターフェースとしての接点入出力回路５２が設けられ、接点入出力回路５２には、シーケンサなどからなる接点制御装置７が接続される。接点制御装置７からはリレーなどを駆動制御するための接点制御信号が接点入出力装置６に対して出力され、接点入出力装置６から送られた接点のオンオフを示す接点オンオフ信号が接点入出力回路５２から接点制御装置７に入力される。

スケール側空間光伝送装置１と制御側空間光伝送装置２は、図１に示す如く対向して配置され、スケール側空間光伝送装置１の投光器１２は制御側空間光伝送装置２の受光器２１に向けて投光を行い、制御側空間光伝送装置２の投光器２２はスケール側空間光伝送装置３の受光器１１に向けて投光を行なうように、各投光器１２，２２を各受光器１１，２１の光軸に一致させて配置される。

図２、図３に示すように、スケール側空間光伝送装置１と制御側空間光伝送装置２は、略同様な回路構成を持って構成され、赤外線等の光線を投光するＬＥＤ等の投光器１２、２２、投光器１２，２２と対向して設置され投光された光線を受光するフォトトランジスタ等の受光器１１，２１、投光器１２，２２を駆動する投光駆動回路１４、２４が設けられる。

スケール側空間光伝送装置１において、変調回路１６の出力側に投光駆動回路１４が接続され、投光駆動回路１４の出力側に投光器１２が接続される。また、その受光側においては、受光器１１の出力側に受光回路１３が接続され、受光回路１３の出力側に復調回路１５が接続される。同様に、制御側空間光伝送装置２において、変調回路２６の出力側に投光駆動回路２４が接続され、投光駆動回路２４の出力側に投光器２２が接続される。また、その受光側においては、受光器２１の出力側に受光回路２３が接続され、受光回路２３の出力側に復調回路２５が接続される。

投光駆動回路１４、２４は、変調回路１６、２６から変調信号を入力しその変調信号によって投光器１２、２２を駆動して変調光を投光させる。また、投光駆動回路１４、２４は、そのタイミング制御により、自己の送信時間と相手側の送信時間とをずらして投光のタイミングを制御するように動作する。信号の変調方式は周波数変調であり、デジタル信号を送信するためにＦＳＫ方式とし、送信するデジタル信号の符号に対して搬送波を２種の周波数に変調し、その周波数変調信号を投光器１２，２２の光線（赤外線）に重畳して対向する受光器１１，２１に投光する。

スケール側空間光伝送装置１から制御側空間光伝送装置２に送信する搬送波の送信周波数は例えば１４．０ＭＨｚ、制御側空間光伝送装置２からスケール側空間光伝送装置１に送信する搬送波の送信周波数は例えば１７．４ＭＨｚと相違して設定される。必然的にスケール側空間光伝送装置１と制御側空間光伝送装置２の受信周波数は１７．４ＭＨｚと１４．０ＭＨｚに設定され、各伝送装置１，２において、送信側と受信側の周波数信号の混信を回避している。

なお、大形の機械装置などにおいて、複数のリニアスケールが使用される場合、各リニアスケール用空間光伝送装置で使用される送受信用チャンネルは、周波数の相違した複数チャンネルを設定する。この場合、例えば、Ａチャンネルの送信周波数は１４．０ＭＨｚで、受信周波数は１７．４ＭＨｚとし、Ｂチャンネルの送信周波数は１７．４ＭＨｚ、受信周波数は１４．０ＭＨｚとなるように送信周波数と受信周波数を交互に相違して複数チャンネルを設定することができる。

受光回路１３，２３は、各々受光信号を増幅するアンプ、フィルタリングを行なうフィルタ、及び波形整形回路を含み、受光信号を取り出す。復調回路１５，２５は、受光回路１３、２３から送られた受光信号を、例えばＦＭ検波し、搬送波を除去してデータ信号を復調して取り出す。

スケール側空間光伝送装置１と制御側空間光伝送装置２は、共に、データをパケット化し、そのデータパケットを空間光に重畳させて相手側伝送装置１または２に伝送する。そのために、スケール側空間光伝送装置１のデータ作成部１８では、パルスカウンタ１９から送られた座標値データと接点入出力回路５１から送られた接点のオンオフデータを、図４の（ａ）に示すように、パケットのデータブロックに配置して作成する。

このパケットのヘッダには、当該パケットを示す識別符号を付し、パケットの末尾にはＣＲＣ（周期冗長コード）がチェックのために付される。また、制御側空間光伝送装置２のデータ作成部２８では、接点入出力回路５２から送られた接点制御データを、図８の（ｂ）に示すように、パケットのデータブロックに挿入し、上記と同様にパケットのヘッダには、当該パケットを示す識別符号を付し、パケットの末尾にはＣＲＣ（周期冗長コード）がチェックのために付される。

さらに、スケール側空間光伝送装置１において、復調回路１５の出力側にデータ解析部１７が接続され、データ解析部１７の出力側に接点入出力回路５１が接続される。また、制御側空間光伝送装置２において、復調回路２５の出力側にデータ解析部２７が接続され、データ解析部２７の出力側にパルス再生部２９が接続される。スケール側空間光伝送装置１のデータ解析部１７は、復調回路１５から送られた信号を解析して接点制御信号を抽出し、接点制御信号を接点入出力装置６のリレー回路などに出力する。

また、一方、制御側空間光伝送装置２のデータ解析部２７は、復調回路２５から送られた信号を解析して、リニアスケール３から送られた座標値データと接点オンオフ信号を抽出し、座標値データはパルス再生部２９に出力し、接点オンオフ信号は接点入出力回路５２に出力する。

スケール側空間光伝送装置１のパルスカウンタ１９は、リニアスケール３から出力されるＡ相パルス信号、Ｂ相パルス信号、Ｚ相パルス信号を取り込み、原点からの位置を示す座標値を求め、その座標値データを所定のタイミングで定期的に制御側空間光伝送装置２に送るように構成される。

図５のタイミングチャートに示すように、パルスカウンタ１９は、Ｚ相パルス信号が検出されると、座標値を「０」とするように動作し、Ａ相パルス信号とＢ相パルス信号のパルスの発生順序が、Ａ相パルスからＢ相パルスへの順の場合、「１」を加算し、逆にＢ相パルスからＡ相パルスへの順の場合、「１」を減算して座標値を求めるように動作する。したがって、図５のように、Ｚ相パルス信号が入力されて座標値が「０」となった後、例えばＡ相パルスからＢ相パルスへの順にパルス信号が発生した場合、「１」が順に加算されて、これにより、座標値は「０」の次に「１」「２」「３」「４」となり、次に、例えばＢ相パルスからＡ相パルスへの順にパルス信号が発生した場合、座標値にはその「４」から「１」が順に減算され、座標値は「３」「２」「１」と順に変化していく。

そして、このように算出された座標値データは、一定間隔の送信タイミングで、パルスカウンタ１９からデータ作成部１８に送られる。一方、スケール側空間光伝送装置１の接点入出力回路５１は、所定のタイミングで接点入出力装置６から接点のオンオフ信号を取り込み、データ作成部１８に出力する。

データ作成部１８において、上述のように、送信用のパケットが作成され、パケットのデータブロックには、座標値データと接点オンオフデータが挿入され、パケットの先端に当該パケットの識別用のヘッダが付され、パケットの末端にはチェック用のＣＲＣが付されて作成される。そして、そのパケットのデータ信号は変調回路１６に送られてＦＳＫ方式により周波数変調され、投光駆動回路１４を通して投光器１２に信号が送られ、空間光に重畳して送信される。

制御側空間光伝送装置２のパルス再生部２９は、データ解析部２７から送られる座標値データを取り込み、その座標値データと、前回出力したパルス信号の示す座標値が一致するように、Ａ相パルス信号、Ｂ相パルス信号、Ｚ相パルス信号を発生し、移動制御装置５に出力する。パルス再生部２９には、前回または前々回の座標値つまり前に再生したＡ相パルス信号、Ｂ相パルス信号及びＺ相パルス信号が示す座標値を記憶しており、この前の座標値と今回の座標値が一致するように、各相のパルス信号を再生する。

一方、接点入出力回路５２は、接点制御装置７から出力された接点制御信号を取り込み、この接点制御信号をデータ作成部２８に送り、図４の（ｂ）のようなパケットを作成して、送信するように動作し、スケール側空間光伝送装置１から空間光を介して送られた接点オンオフ信号を入力した際には、この接点オンオフ信号を接点制御装置７に出力するように動作するものである。

次に、上記構成のリニアスケール用信号伝送装置の動作を説明する。制御側空間光伝送装置２において、接点制御装置７から例えばリレーを駆動するリレー駆動信号（接点制御信号）が出力されると、接点入出力回路５２がその信号を取り込み、データ作成部２８に送る。

データ作成部２８は、接点入出力回路５２から送られたリレー駆動信号を、図４の（ｂ）のように、パケットのデータブロックに配置し、パケットのヘッダに当該パケットの識別符号を付し、末尾にＣＲＣを付してデータパケットを作成する。そのデータパケットは変調回路２６に送られ、変調回路２６において、所定周波数の搬送波がデータのデジタル信号に応じて周波数変調され、変調信号は投光駆動回路２４に送られる。

投光駆動回路２４は、その変調信号によって投光器２２を駆動し、投光器２２からスケール側空間光伝送装置１の受光器１１に向けて、リレー駆動信号を重畳した空間光を投光する。スケール側空間光伝送装置１の受光器１１はその空間光を受光して受光信号を出力すると、その受光信号は受光回路１３で増幅及びフィルタリングされ、復調回路１５に送られる。復調回路１５では受光回路１３からの受光信号を、ＦＭ検波し、搬送波を除去してデータパケットを取り出す。そのデータパケットはデータ解析部１７に送られて、パケット内のリレー駆動信号が抽出され、リレー駆動信号は接点入出力回路５１から接点入出力装置６に出力される。リレー駆動信号は接点入出力装置６のリレー回路に駆動電流として供給され、リレー回路は付勢され、その接点がオンオフ動作する。

一方、図示しないサーボモータ等の駆動系により移動体が移動し、リニアスケール３からその移動量、移動速度、移動方向などを示すＡ相パルス信号、Ｂ相パルス信号及びＺ相パルス信号が出力されると、各相のパルス信号はスケール側空間光伝送装置１のパルスカウンタ１９に取り込まれる。パルスカウンタ１９では、図５のタイミングチャートに示すように、Ｚ相パルス信号の入力が検出されると、座標値を「０」とする。さらに、入力されたＡ相パルス信号とＢ相パルス信号のパルスの発生順序が、Ａ相パルスからＢ相パルスへの順の場合、前回の座標値に「１」を加算して座標値を算出する。逆に入力されたＡ相パルス信号とＢ相パルス信号のパルスの発生順序が、Ｂ相パルスからＡ相パルスへの順の場合、「１」を減算して座標値を算出する。

したがって、図５のように、Ｚ相パルス信号が入力されて座標値が「０」となった後、例えばＡ相パルスからＢ相パルスへの順にパルス信号が発生した場合、「１」が順に加算されて、これにより、座標値は「０」の次に「１」「２」「３」「４」のように算出される。また次に、例えばＢ相パルスからＡ相パルスへの順にパルス信号が発生した場合、座標値にはその「４」から「１」が順に減算され、座標値は「３」「２」「１」算出される。

データ作成部１８では、パルスカウンタ１９から送られた座標値データと接点入出力回路５１から送られた接点オンオフ信号を、図４の（ａ）のように、パケットのデータブロックに挿入し、パケットのヘッダに当該パケットを示す識別符号を付し、末尾にＣＲＣを付してデータパケットを作成する。そのデータパケットは変調回路１６に送られて、所定周波数の搬送波がデータのデジタル信号に応じて周波数変調され、その変調信号は投光駆動回路１４に送られる。

投光駆動回路１４は、その変調信号により投光器１２を駆動し、投光器１２から制御側空間光伝送装置２の受光器２１に向けて、座標値データと接点オンオフ信号を重畳した空間光を投光する。

制御側空間光伝送装置２の受光器２１はその空間光を受光して受光信号を出力し、受光信号は受光回路２３で増幅及びフィルタリングされ、復調回路２５に送られる。復調回路２５では受光回路２３からの受光信号を、ＦＭ検波し、搬送波を除去してデータパケットを取り出す。そして、データパケットはデータ解析部２７に送られる。データ解析部２７ではデータの解析により座標値データと接点オンオフ信号が抽出され、座標値データはパルス再生部２９に送られて、その座標値データからリニアスケールのＡ相パルス信号、Ｂ相パルス信号及びＺ相パルス信号が再生される。

このパルス再生部２９は、データ解析部２７から送られる座標値データを取り込むと、その座標値データと、前回出力したパルス信号の示す座標値が一致するように、Ａ相パルス信号、Ｂ相パルス信号、Ｚ相パルス信号を再生する。つまり、図５に示すように、例えば今回入力した座標値が「３」で、前回の出力済みのパルス信号の示す座標値が「２」の場合、座標値が「３」になるように、つまり
Ａ相パルスからＢ相パルスへの順にパルス信号が発生して、「１」が加算されて座標値が「３」になるように、Ａ相パルス信号、Ｂ相パルス信号、Ｚ相パルス信号を再生する。

このように、再生されたＡ相パルス信号、Ｂ相パルス信号及びＺ相パルス信号はパルス再生部２９から移動制御装置５に送られ、移動制御装置５では、各相のパルス信号から移動体の移動量、移動速度、移動方向が求められ、移動体を移動するように駆動するサーボモータやリニアアクチュエータなどのフィードバック制御に使用される。また、接点オンオフ信号は接点入出力回路５２を通して接点制御装置７に送られ、シーケンサなどによる接点制御に使用される。

このように、上記構成のリニアスケール用信号伝送装置によれば、リニアスケール３の出力信号と共に、リレーの接点制御信号或は接点オンオフ信号を同じパケットに格納し、空間光に重畳して伝送するため、例えば複数のリニアスケール及び複数の接点入出力装置が移動体に搭載されるような大形の機械装置において、多数の信号線を複雑に引き回す必要はなく、各々のリニアスケール３の出力信号を、効率よく移動制御装置５に送ると共に、接点入出力装置６の接点オンオフ信号を接点制御装置７に送り、接点制御装置７からの接点制御信号を接点入出力装置６に送って、移動体の移動制御やリレーなどの接点制御を行うことができる。

また、リニアスケール３の信号は、スケール側空間光伝送装置１においてパルス信号を一旦座標値データに変換して制御側空間光伝送装置２に送信するため、信号が一時的に消失するなどしても、移動量などの伝達情報にはそれ程悪影響を与えず、リニアスケール３の出力信号を良好に移動制御装置５に送信することができる。さらに、複数のリニアスケールが移動体に搭載され、移動制御装置とリニアスケール間の距離が長くなるような大形の機械装置において、信号線を複雑に引き回すことなく、各々のリニアスケールによって検出された移動体の移動情報を、良好に且つ高い伝送効率で移動制御装置５に送ることができる。

なお、上記実施形態では、リニアスケールの信号（座標値データ）を、接点入出力装置６の接点オンオフ信号と共に、空間光に重畳して、スケール側空間光伝送装置１から制御側空間光伝送装置２に伝送したが、リニアスケールの信号（座標値データ）のみを、スケール側空間光伝送装置１から空間光に重畳して制御側空間光伝送装置２に伝送し、移動制御装置５に送るように構成することもでき、この構成においても、リニアスケールの信号線をなくすことができる。また、リニアスケールの信号、一時的な信号の消失などの影響を受けずに、空間光により良好に移動制御装置に送信することができるという作用効果は生じるものである。

本発明のリニアスケール用信号伝送装置の一実施形態を示す全体構成図である。スケール側空間光伝送装置の構成ブロック図である。制御側空間光伝送装置の構成ブロック図である。データパケットの説明図である。各相パルス信号と送信タイミング及び各相パルス信号から求めた座標値を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１−スケール側空間光伝送装置
２−制御側空間光伝送装置
３−リニアスケール
５−移動制御装置
６−接点入出力装置
７−接点制御装置

Claims

移動体の移動量に応じたパルス信号を出力するリニアスケールと該移動体の移動を制御する移動制御装置間で信号の伝送を行なうリニアスケール用信号伝送装置であって、
該リニアスケールに接続され、該リニアスケールから出力されるパルス信号に基づき生成された該移動体の移動量を示す座標値信号を、空間光に重畳して制御側空間光伝送装置に送信するスケール側空間光伝送装置と、
該移動体の移動を制御駆動する移動制御装置に接続され、該スケール側空間光伝送装置から空間光に重畳して送られた該該移動体の移動量を示す座標値信号を受信する制御側空間光伝送装置と、を備え、
該スケール側空間光伝送装置には、接点制御信号を入力すると共に、接点のオンオフ信号を出力してリレー接点等を動作させる接点入出力装置が接続され、該制御側空間光伝送装置には、リレー等の接点制御を行う接点制御装置が接続され、
該スケール側空間光伝送装置には、該制御側空間光伝送装置の投光器から投光された光線を受光しパケットデータ信号を取り出す第一受光制御手段と、該第一受光制御手段で取り出したデータパケットを解析して接点制御信号を抽出するデータ抽出手段と、該リニアスケールから送られた移動体の移動量及び移動方向を示すＡ相パルス信号とＢ相パルス信号、及び原点位置を示すＺ相パルス信号を取り込み、当該パルス信号に基づき、移動体の移動量、移動方向を示す座標値データを生成する座標値データ生成手段と、該座標値データ及び該接点入出力装置から送られた接点オンオフ信号をパケット化するパケット作成手段と、該パケット作成手段により作成されたデータパケットを空間光に重畳して投光器から該制御側空間光伝送装置の受光器に向けて投光する第一投光制御手段と、が設けられ、
該制御側空間光伝送装置には、該スケール側空間光伝送装置の投光器から投光される空間光を受光しパケットデータ信号を取り出す第二受光制御手段と、該第二受光制御手段で取り出したデータパケットを解析して座標値データ及び接点オンオフ信号を抽出する第二データ抽出手段と、該第二データ抽出手段によって抽出された座標値データに基づき、前記リニアスケール用のＡ相パルス信号、Ｂ相パルス信号、及びＺ相パルス信号を再生し、当該パルス信号を該移動制御装置に出力するパルス信号再生出力手段と、該第二データ抽出手段によって抽出された接点オンオフ信号を該接点制御装置に出力する接点オンオフ信号出力手段と、該接点制御装置から送られた接点制御信号をパケット化するパケット作成手段と、該パケット作成手段により作成されたデータパケットを空間光に重畳して投光器から該スケール側空間光伝送装置の受光器に向けて投光する第二投光制御手段と、が設けられたことを特徴とするリニアスケール用信号伝送装置。