JP4907136B2

JP4907136B2 - ロータリーエンコーダ用信号伝送装置

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Publication number: JP4907136B2
Application number: JP2005276780A
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: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2025-09-22
Also published as: JP2007087220A

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

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。