JP4907136B2 - ロータリーエンコーダ用信号伝送装置 - Google Patents

ロータリーエンコーダ用信号伝送装置 Download PDF

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Description

本発明は、サーボモータに装着されたロータリーエンコーダから出力される回転数(回転角)を示す信号を、サーボアンプなどのモータ制御装置に伝送する際に使用されるロータリーエンコーダ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、移動体を移動させ或は回転体を回転させるために、移動量や回転数を高精度に制御可能なサーボモータが使用されている。サーボモータには、一般に、フィードバック制御を行うために、回転数検出用のロータリーエンコーダが装着され、ロータリーエンコーダから出力される回転数信号はサーボアンプなどのモータ制御装置に送られ、サーボモータは、モータ制御装置に入力された回転数信号に基づき、制御された回転数で回転を行うように、モータ制御装置によりフィードバック制御が行われる(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若しくは回転制御される回転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、そこに使用されるサーボモータ及びモータ制御装置の数が非常に多くなり、また、ロータリーエンコーダからモータ制御装置までの距離が長くなる。このため、その間に布設される電源線、信号線の本数が多く且つ長くなり、電源線や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、電源線、信号線などが複雑に交差して、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、サーボモータ自体が機械装置の移動体に搭載されて使用され、移動体の移動量が長くなる場合、サーボモータの電源線はトロリー線と集電体を介して給電することになるが、信号線については無線化を行なって、無線通信或は誘導通信により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、ロータリーエンコーダ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、ロータリーエンコーダの信号を、空間光伝送を用いて確実にモータ制御装置に伝送することができるロータリーエンコーダ用信号伝送装置を提供することを目的とする。
このために、本発明の請求項1のロータリーエンコーダ用信号伝送装置は、サーボモータの回転数を示す信号を出力するロータリーエンコーダと該サーボモータを制御するモータ制御装置との間で双方向の信号伝送を行なうロータリーエンコーダ用信号伝送装置であって、
該ロータリーエンコーダに接続され、該ロータリーエンコーダから出力される該サーボモータの回転数を示す回転数信号を、空間光に重畳して制御側空間光伝送装置に送信するモータ側空間光伝送装置と、
該サーボモータを制御するモータ制御装置に接続され、該モータ制御装置から出力されるデータ要求信号を空間光に重畳してモータ側空間光伝送装置に送信すると共に、該モータ側空間光伝送装置から送られる回転数信号を受信する制御側空間光伝送装置と、を備え、
該モータ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、
該モータ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データ要求信号及び接点制御信号を抽出するデータ抽出手段と、該ロータリーエンコーダから送られた回転数信号のデータ及び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、該データ要求信号が受信されたとき、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光線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、該モータ側空間光伝送装置の投光器から投光される光線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回転数信号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回転数信号のデータを該モータ制御装置に出力すると共に、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データ信号出力手段と、該モータ制御装置から送られたデータ要求信号及び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光線に重畳して投光器から該モータ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。
本発明のロータリーエンコーダ用信号伝送装置によれば、モータ制御装置から出力されたデータ要求信号及び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モータ側空間光伝送装置に送信する。そして、モータ側空間光伝送装置が、制御側空間光伝送装置からのデータパケットを受信すると、そのデータパケットからデータ要求信号及び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。
一方、モータ側空間光伝送装置はロータリーエンコーダから回転数(回転角)信号を取り込み、さらに、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み、その回転数データ信号及び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回転数データ及び接点オンオフ信号を抽出する。回転数データはモータ制御装置に送られ、その回転数データはサーボモータ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。
また、本発明によれば、リレー接点などのオンオフを示す接点オンオフ信号が、ロータリーエンコーダの回転数信号と共に、モータ側空間光伝送装置から空間光に重畳して、モータ制御装置及び接点制御装置に接続された制御側空間光伝送装置に送信し、リレーなどを動作させるための接点制御信号が、ロータリーエンコーダからの回転数データを要求するデータ要求信号と共に、制御側空間光伝送装置から空間光に重畳して、ロータリーエンコーダとリレーなどの接点入出力装置に接続されたモータ側空間光伝送装置に送信するように構成したから、ロータリーエンコーダとモータ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。
サーボモータを使用して移動体を移動させ或は回転体を回転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、ロータリーエンコーダ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。
さらに本発明では、ロータリーエンコーダの回転数信号と共に、リレーの接点制御信号や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、このような複数のロータリーエンコーダ及び複数の接点入出力装置が移動体に搭載される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、各々のロータリーエンコーダの回転数信号を正確かつ確実にモータ制御装置に送り、また、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、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はロータリーエンコーダ3を装着したサーボモータ4の制御用の信号伝送に使用されるロータリーエンコーダ用信号伝送装置の構成図を示し、図2はそのモータ側空間光伝送装置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。
サーボモータ4には、その主軸の回転数(回転角)を所定時間毎に測定し、その回転数データをシリアル信号として出力するロータリーエンコーダ3が、装着されている。ロータリーエンコーダ3の信号出力部は、データ要求信号が入力されたとき、回転数を示す回転数信号を出力するように構成される。
モータ制御装置5は、サーボモータ4を制御駆動する例えばサーボアンプであり、所定時間毎にデータ要求信号を出力して、ロータリーエンコーダ3からサーボモータ4の回転数を示す回転数信号を取り込み、この回転数信号に基づき、サーボモータ4の回転数を、予め設定された回転数などに制御するものである。
モータ側空間光伝送装置1と制御側空間光伝送装置2は、図1に示すように、対向して配置され、モータ側空間光伝送装置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はモータ側空間光伝送装置1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。また、モータ側空間光伝送装置1と制御側空間光伝送装置2は、例えば、サーボモータ4が機械装置の移動体上に設置され、モータ制御装置5が固定側に設置される場合、移動方向が光軸の軸方向に一致するように配置される。
図2、図3に示すように、モータ側空間光伝送装置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(空間光)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。
すなわち、モータ側空間光伝送装置1においては、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においては、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からの変調信号に基づき変調を行って変調光を投光するように投光器12、22を駆動するものである。また、投光駆動回路14、24は、後述の送受信制御部19,29の制御により、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、例えば周波数変調であり、デジタル信号を送信するためにFSK方式が採用される。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に投光が行われる。
また、モータ側空間光伝送装置1と制御側空間光伝送装置2では、その搬送波の送信周波数が例えば14.0MHzと17.4MHzと相違して設定され、それによって、各伝送装置1,2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。さらに、大形の機械装置において、複数のサーボモータが使用される場合、各サーボモータのロータリーエンコーダ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が設定される。例えば、Aチャンネルの送信周波数が14.0MHzで、受信周波数が17.4MHzの場合、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している。
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ものである。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。
モータ側空間光伝送装置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に伝送するものであり、そのために、モータ側空間光伝送装置1のデータ作成部18では、送受信制御部19から送られた回転数データを、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、回転数データの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て、パケットが作成される。また、制御側空間光伝送装置2のデータ作成部28では、送受信制御部29から送られたデータを、図4の(b)に示すように、パケットのデータブロックに配置し、上記と同様にパケットのヘッダには、データ要求信号の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)をチェックのために付してパケットが作成される。
さらに、モータ側空間光伝送装置1においては、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の出力側に送受信制御部19が接続される。また、同様に、制御側空間光伝送装置2においては、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の出力側に送受信制御部29が接続される。モータ側空間光伝送装置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、所定の信号つまりモータ制御装置5から送られた回転数データを要求するデータ要求信号を抽出し、このデータ要求信号を送受信制御部19に出力する。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、ロータリーエンコーダ3から送られた回転数信号を抽出し、この回転数信号を送受信制御部29に出力する。
モータ側空間光伝送装置1の送受信制御部19は、所定のタイミングでロータリーエンコーダ3からの回転数信号を取り込むように構成され、データ解析部17を通してモータ制御装置5からのデータ要求信号が入力されたとき、ロータリーエンコーダ3からの回転数信号を取り込み、データ作成部18に出力する。また、制御側空間光伝送装置2の送受信制御部29は、モータ制御装置5から送られるデータ要求信号を取り込み、データ作成部28に送り、且つモータ側空間光伝送装置1から送られたロータリーエンコーダ3の回転数信号をモータ制御装置5に出力するように構成される。送受信制御部19とロータリーエンコーダ3間、送受信制御部29とモータ制御装置5間の通信規格として、例えばRS−485が採用され、送受信制御部19,29にはシリアル信号を入出力するRS−485インターフェースが使用される。
次に、上記構成のロータリーエンコーダ用信号伝送装置の動作を説明する。大形の機械装置などにおいて、ロータリーエンコーダ3付きの複数のサーボモータ4と複数のモータ制御装置5が使用される場合、各サーボモータ4のロータリーエンコーダ3について上記モータ側空間光伝送装置1が接続され、各モータ制御装置5について制御側空間光伝送装置2が接続され、対をなして使用される。
サーボモータ4には、モータ制御装置5から図示しない電源線が布設され、電源線を通して駆動用電流が供給され、サーボモータ4は回転制御される。このとき、モータ制御装置5は、フィードバック制御のために、所定時間毎にデータ要求信号を出力し、サーボモータ4に装着されたロータリーエンコーダ3からその回転数信号を取り込むように動作する。
モータ制御装置5からデータ要求信号が出力されると、制御側空間光伝送装置2の送受信制御部29は、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、送受信制御部29から送られたデータ要求信号を、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データ要求信号の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からモータ側空間光伝送装置1の受光器11に向けて、データ要求信号により変調され重畳した空間光を投光する。モータ側空間光伝送装置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データ要求信号が抽出され、データ要求信号は送受信制御部19を通してロータリーエンコーダ3に送られる。
データ要求信号を入力したロータリーエンコーダ3は、その要求信号に応答して、サーボモータ4の回転数を示す回転数信号をシリアル信号としてモータ側空間光伝送装置1の送受信制御部19に出力する。回転数信号を入力した送受信制御部19は、この回転数信号をデータ作成部18に送り、データ作成部18は、送受信制御部19から送られた回転数信号(回転数データ)を、図4の(a)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回転数信号の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、回転数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に送られて、パケット内の回転数信号が抽出され、回転数信号は送受信制御部29を通してモータ制御装置5に送られ、サーボモータ4のフィードバック制御に使用される。
このように、ロータリーエンコーダ3とモータ制御装置5間に接続されたモータ側空間光伝送装置1と制御側空間光伝送装置2間で、データ要求信号とそれに応じた回転数信号を、空間光に重畳して相互に送信するように双方向通信を行なうから、ロータリーエンコーダ3とモータ制御装置5間に布設する信号線をなくすことができる。このため、例えば複数のロータリーエンコーダ3付きサーボモータ4を移動体に搭載し、サーボモータとモータ制御装置間の距離が長くなる大形の機械装置であっても、信号線を複雑に引き回すことなく、各々のロータリーエンコーダ3の出力信号を正確かつ確実にモータ制御装置5に送ることができる。
図5〜図8は他の実施形態のロータリーエンコーダ用信号伝送装置を示している。この伝送装置では、図5のように、接点入出力装置6がロータリーエンコーダ3と共にモータ側空間光伝送装置30に接続され、接点制御装置7がモータ制御装置5と共に制御側空間光伝送装置40に接続される。大形の機械装置などにおいて、ロータリーエンコーダ3付きのサーボモータ4とリレー、スイッチなどの接点入出力装置6が相互に隣接して(近傍で)使用される場合である。
そして、モータ側空間光伝送装置30と制御側空間光伝送装置40間において、ロータリーエンコーダ3の回転数信号と共に、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。上記実施形態と同様な部分については上記と同じ符号を付してその説明を省略する。
図6に示すように、モータ側空間光伝送装置30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38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7に示すように、制御側空間光伝送装置40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。
モータ側空間光伝送装置30と制御側空間光伝送装置40は、図5に示す如く対向して配置され、モータ側空間光伝送装置30の投光器32は制御側空間光伝送装置40の受光器41に向けて投光を行い、制御側空間光伝送装置40の投光器42はモータ側空間光伝送装置3の受光器31に向けて投光を行なうように、各投光器32,42を各受光器31,41の光軸に一致させて配置される。
図6、図7に示すように、モータ側空間光伝送装置30と制御側空間光伝送装置40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32、42、投光器32,42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31,41、投光器32,42を駆動する投光駆動回路34、44が設けられる。
モータ側空間光伝送装置30において、変調回路36の出力側に投光駆動回路34が接続され、投光駆動回路34の出力側に投光器32が接続される。また、その受光側においては、受光器31の出力側に受光回路33が接続され、受光回路33の出力側に復調回路35が接続される。同様に、制御側空間光伝送装置40において、変調回路46の出力側に投光駆動回路44が接続され、投光駆動回路44の出力側に投光器42が接続される。また、その受光側においては、受光器31の出力側に受光回路43が接続され、受光回路43の出力側に復調回路45が接続される。
投光駆動回路34、44は、変調回路36、46から変調信号を入力しその変調信号によって投光器32、42を駆動して変調光を投光させる。また、投光駆動回路34、44は、送受信制御部39,49の制御により、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32,42の光線(赤外線)に重畳して対向する受光器31,41に投光する。
モータ側空間光伝送装置30から制御側空間光伝送装置40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40からモータ側空間光伝送装置30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。必然的にモータ側空間光伝送装置30と制御側空間光伝送装置40の受信周波数は17.4MHzと14.0MHzに設定され、各伝送装置30,40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、複数のサーボモータが使用される場合、各サーボモータのロータリーエンコーダ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33,43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35,45は、受光回路33、43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。
モータ側空間光伝送装置30と制御側空間光伝送装置40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30または40に伝送する。そのために、モータ側空間光伝送装置30のデータ作成部38では、送受信制御部39から送られた回転数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8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40のデータ作成部48では、送受信制御部49から送られたデータ要求信号と接点入出力回路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配置し、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、モータ側空間光伝送装置30において、復調回路35の出力側にデータ解析部37が接続され、データ解析部37の出力側に送受信制御部39が接続される。また、同様に、制御側空間光伝送装置40において、復調回路45の出力側にデータ解析部47が接続され、データ解析部47の出力側に送受信制御部49が接続される。モータ側空間光伝送装置30のデータ解析部37は、復調回路35から送られた信号を解析して、データ要求信号と接点制御信号を抽出し、データ要求信号は送受信制御部39に出力し、接点制御信号は接点入出力装置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40のデータ解析部47は、復調回路45から送られた信号を解析して、ロータリーエンコーダ3から送られた回転数信号と接点オンオフ信号を抽出し、回転数信号は送受信制御部49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。
モータ側空間光伝送装置30の送受信制御部39は、所定のタイミングでロータリーエンコーダ3からの回転数信号を取り込むように構成され、データ解析部17を通してモータ制御装置5からのデータ要求信号が入力されたとき、ロータリーエンコーダ3からの回転数信号を取り込み、データ作成部38に出力する。また、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38に出力するように構成される。
制御側空間光伝送装置40の送受信制御部49は、モータ制御装置5から送られるデータ要求信号を取り込み、データ作成部48に送り、且つモータ側空間光伝送装置30から送られたロータリーエンコーダ3の回転数信号をモータ制御装置5に出力する。また、接点入出力回路52は、接点制御装置7から送られた接点制御信号を取り込み、データ作成部48に送り、且つモータ側空間光伝送装置30から送られた接点のオンオフ信号を接点制御装置7に出力するように構成される。
次に、上記構成のロータリーエンコーダ用信号伝送装置の動作を説明する。モータ制御装置5からデータ要求信号が出力されると、制御側空間光伝送装置40の送受信制御部49は、その信号を取り込み、データ作成部48に送る。また、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48に送る。
データ作成部48は、送受信制御部49から送られたデータ要求信号と接点入出力回路52から送られたリレー駆動信号を、図8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46に送られ、変調回路46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44に送られる。
投光駆動回路44は、その変調信号によって投光器42を駆動し、投光器42からモータ側空間光伝送装置30の受光器31に向けて、データ要求信号とリレー駆動信号を重畳した空間光を投光する。モータ側空間光伝送装置30の受光器31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33で増幅及びフィルタリングされ、復調回路35に送られる。復調回路35では受光回路33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37に送られて、パケット内のデータ要求信号とリレー駆動信号が抽出され、データ要求信号は送受信制御部39を通してロータリーエンコーダ3に送られ、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。
データ要求信号を入力したロータリーエンコーダ3は、その要求信号に応答して、サーボモータ4の回転数を示す回転数信号をシリアル信号としてモータ側空間光伝送装置30の送受信制御部39に出力する。また、接点入出力装置6の接点からは接点オンオフ信号が接点入出力回路51に送られる。
これにより、回転数信号を入力した送受信制御部39は回転数信号を、そして接点入出力回路51は接点オンオフ信号をデータ作成部38に送り、データ作成部38は、送受信制御部39から送られた回転数信号(回転数データ)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8の(a)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36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34に送られる。
投光駆動回路34は、その変調信号により投光器32を駆動し、投光器32から制御側空間光伝送装置40の受光器41に向けて、回転数信号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40の受光器41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43で増幅及びフィルタリングされ、復調回路45に送られる。復調回路45では受光回路43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47に送られる。データ解析部47ではデータの解析により回転数信号と接点オンオフ信号が抽出され、回転数信号は送受信制御部49を通してモータ制御装置5に送られ、サーボモータ4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、ロータリーエンコーダ3の回転数信号等と共に、リレーの接点制御信号や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、ロータリーエンコーダ3とモータ制御装置5間の信号線をなくすと共に、接点制御装置7と接点入出力装置6間の信号線をもなくすことができる。例えば、大形の機械装置などにおいては、複数のロータリーエンコーダ(サーボモータ)と複数の接点入出力装置(リレー回路やスイッチ回路)が同じ移動体に搭載され場合が多くあるが、そのような場合には距離の長い多くの信号線を移動体と固定部との間に複雑に引き回すことになるところ、上記構成の空間光伝送装置を使用すれば、多数の信号線を布設することなく、回転数信号、接点オンオフ信号、及び接点制御信号などを双方向に伝送してモータの制御と共に接点制御を良好に行うことができる。
本発明のロータリーエンコーダ用信号伝送装置の一実施形態を示す全体構成図である。 モータ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。 他の実施形態のロータリーエンコーダ用信号伝送装置の全体構成図である。 他のモータ側空間光伝送装置の構成ブロック図である。 他の制御側空間光伝送装置の構成ブロック図である。 他のデータパケットの説明図である。
符号の説明
1−モータ側空間光伝送装置
2−制御側空間光伝送装置
3−ロータリーエンコーダ
4−サーボモータ
5−モータ制御装置
6−接点入出力装置
7−接点制御装置



Claims (1)

  1. サーボモータの回転数を示す信号を出力するロータリーエンコーダと該サーボモータを制御するモータ制御装置との間で双方向の信号伝送を行なうロータリーエンコーダ用信号伝送装置であって、
    該ロータリーエンコーダに接続され、該ロータリーエンコーダから出力される該サーボモータの回転数を示す回転数信号を、空間光に重畳して制御側空間光伝送装置に送信するモータ側空間光伝送装置と、
    該サーボモータを制御するモータ制御装置に接続され、該モータ制御装置から出力されるデータ要求信号を空間光に重畳してモータ側空間光伝送装置に送信すると共に、該モータ側空間光伝送装置から送られる回転数信号を受信する制御側空間光伝送装置と、を備え、
    該モータ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、
    該モータ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データ要求信号及び接点制御信号を抽出するデータ抽出手段と、該ロータリーエンコーダから送られた回転数信号のデータ及び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、該データ要求信号が受信されたとき、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光線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、該モータ側空間光伝送装置の投光器から投光される光線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回転数信号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回転数信号のデータを該モータ制御装置に出力すると共に、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データ信号出力手段と、該モータ制御装置から送られたデータ要求信号及び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光線に重畳して投光器から該モータ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ロータリーエンコーダ用信号伝送装置。
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