JP6124132B2 - リモートコントロール装置の受信機 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械、繊維機械、搬送装置などの産業用機械を操作するためのリモートコントロール装置に関する。

工作機械、繊維機械、搬送機械などの産業用機械は、ケーブルで接続されたリモートコントロール装置を介して人が操作可能に構成されている。例えば工作機械を操作するためのリモートコントロール装置は、ロータリーエンコーダを用いてステージやローダを操作する。ロータリーエンコーダから、Ａ相、Ｂ相の２つの信号が出力されるが、この信号がケーブルを通して工作機側（産業用機械側）の制御盤に入力されている。

このような有線のリモートコントロール装置は、ケーブルを介して産業用機械の本体と接続されているため、ケーブルによって作業者の行動範囲が制限されるうえ、ケーブルの取り回しに気を配らなければならないという不便な一面がある。そこで、無線通信を用いることが考えられる。

無線通信を採用するにあたり、例えばロータリーエンコーダのＡ相、Ｂ相のパルス信号を周期的にサンプリングし、無線ＬＡＮ等のネットワーク経由で送信することが考えられる。しかし、短い周期でパケットを送信することになるため、通信量が多くなってしまう問題がある。

リモートコントロール装置ではないが、ＡＣサーボモータの分野について、特許文献１、２には、ロータリーエンコーダからのＡ相、Ｂ相の出力をエッジカウンタでカウントし、回転位置を示すカウント値を有線のシリアル通信で送信し、受信したデータに基づきロータリーエンコーダの信号を再生する技術が開示されている。特許文献１は送信側に関する文献であり、特許文献２は受信側に関する文献である。

特開平９−５１１４号公報 特開平８−２４７７８８号公報

しかしながら、上記の有線通信の技術を無線通信に適用したとしても、パケットの処理に要する時間のばらつきにより、受信側において、受信したパケットをＡ相、Ｂ相の信号に再生するタイミングに揺らぎが生じてしまう。その結果、ロータリーエンコーダの信号が必ずしも送信側の信号と同じように再生できない。このような揺らぎがあると、ロータリーエンコーダに対する操作が、産業用機械側（工作機械側）でなめらかに再現できず、不自然な動きとなってしまう。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、無線通信を採用したリモートコントロール装置において、ロータリーエンコーダに対する操作が受信側で滑らかに再現可能なリモートコントロール装置の受信機を提供することである。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じている。

すなわち、本発明のリモートコントロール装置の受信機は、エンコーダから出力されるパルス信号の所定一周期あたりのエッジのカウント値を含むパケットを無線通信により受信し、受信したパケットからカウント値を取得する受信部と、前記受信部から入力される書き込み信号に基づき前記カウント値を保持するレジスタと、前記受信部から入力される書き込み信号に基づき前記レジスタのカウント値がセットされるカウンタを有し、前記書き込み信号に対応する前記所定一周期において当該カウンタにセットされるカウント値に応じたエッジ周期でパルス信号を再生するパルス再生回路と、を備え、前記パルス再生回路は、直近に入力された書き込み信号に対応する所定一周期が終了する前に新たな書き込み信号が入力された場合に、前記カウンタをリセットし、前記レジスタに新たにセットされたカウント値を前記カウンタにセットし、新たなカウント値に応じたエッジ周期でパルス信号を再生することを特徴とする。

この構成によれば、カウント値を含むパケットの受信処理が早く行われた場合には、現在のパルス信号の再生を中止し、新たなカウント値に基づくパルス信号の再生を開始するため、エンコーダに対する操作を滑らかに再現することが可能となる。また、パケットごとの遅延が蓄積し、リモートコントロール装置側からの送信が終了しているのに、受信機側からの再生信号が出力し続ける、といった状態を防ぐことができる。

回路規模の増大を抑制しつつ不自然な動きを防止するためには、前記パルス再生回路は、複数のエッジ周期がカウント値に応じて予め設定されており、前記カウント値に対応するエッジ周期にてパルス信号を再生することが好ましい。

本発明な好適な適用例としては、前記エンコーダがロータリーエンコーダであることが挙げられる。

本発明な好適な適用例としては、前記受信部は、無線ＬＡＮのアクセスポイントとして機能することが挙げられる。

本発明は、以上説明した構成であるので、パケットの受信処理が早く行われた場合には、現在のパルス信号の再生を中止し、新たなパルス信号の再生を開始するため、エンコーダに対する操作を滑らかに再現することが可能となる。

本発明に係るリモートコントロール装置とその受信機を模式的に示す図。 受信機が再生するパルス信号に関する説明図。 受信機が再生するパルス信号に関する説明図。

以下、本発明の一実施形態に係る産業用機械のリモートコントロール装置及びその受信機を、図面を参照して説明する。

図１に概略的に示すように、産業用機械のリモートコントロール装置１とその受信機２は、ＩＥＥＥ８０２．１１に規定する無線通信技術を用いて無線通信を行う。

産業用機械のリモートコントロール装置１は、図１に示すように、産業用機械Ｍの受信機２と無線通信可能な無線通信部１０と、各種状態を表示するためのＬＥＤ１１と、操作に用いるスイッチ１２と、操作に用いるロータリーエンコーダ１３と、カウンタ１４と、タイマ１５と、シリアル通信部１６と、を有する。ロータリーエンコーダ１３は、操作により回転するに伴ってＡ相及びＢ相からなるパルス信号を出力する。Ａ相及びＢ相のパルス信号は９０°の位相差を有している。カウンタ１４は、ロータリーエンコーダ１３から出力されるパルス信号（Ａ相、Ｂ相）のエッジをカウントする。パルス信号のエッジは、パルスの立ち上がり又は立ち下がりである。シリアル通信部１６は、無線通信部１０に接続されたＳＯＣ（System on a chip）１７と、カウンタ１４のカウント値をシリアル通信可能に構成されている。タイマ１５は、割り込み処理を所定周期毎にＳＯＣ１７にかける。この割り込み処理は、カウンタ１４のカウント値をシリアル通信部１６及び無線通信部１０を介して受信機２に送信するための処理である。これにより、エンコーダ１３から出力されるパルス信号（Ａ相、Ｂ相）の所定一周期あたりのエッジのカウント値を含むパケットが、リモートコントロール装置１から送出されることになる。

なお、本実施形態では、カウンタ１４、タイマ１５及びシリアル通信部１６は、ＦＰＧＡ（Field programmable gate array）に実装されているが、ゲートアレイで実装してもよい。本実施形態では、インクリメント型のロータリーエンコーダを用いているので、カウンタ値は回転位置の相対的変化を表し、回転方向を表す負号（プラス、マイナス）とカウント数のみである。

リモートコントロール装置の受信機２は、図１に示すように、上記パケットを無線通信により受信し、受信したパケットからカウント値を取得する受信部２０と、レジスタ２１と、パルス再生回路２２と、を有する。

受信部２０は、リモートコントロール装置１と無線通信可能な無線通信部２０ａと、無線通信部２０ａに接続されるＳＯＣ（System on a chip）２０ｂと、ＳＯＣ２０ｂとシリアル通信可能なシリアル通信部２０ｃと、を有する。無線通信部２０ａは、カウント値を含むパケットを無線通信により受信すると、受信したパケットからカウント値を取得し、ＳＯＣ２０ｂを介してカウント値をシリアル通信部２０ｃに送信する。シリアル通信部２０ｃは、カウント値を受信すると、レジスタ２１へ書き込み信号（図中ではWRITE）を入力して、カウント値をレジスタに保持させるとともに、パルス再生回路２２へ書き込み信号（図中ではRESET）を入力する。受信部２０としての無線通信部２０ａは、無線ＬＡＮのアクセスポイントとして機能する。

レジスタ２１は、書き込み信号が入力されると、新たなカウント値をセットして当該カウント値を保持する。

パルス再生回路２２は、書き込み信号（リセット信号とも呼べる）が入力されると、レジスタ２１のカウント値がセットされるカウンタ２２ａと、所定一周期を計測するためのタイマ２２ｂと、を有する。タイマ２２ｂが計測する一周期は、送信側の一周期と一致するように設定される。

パルス再生回路２２は、複数のエッジ周期がカウント値に応じて予め設定されている。例えば一周期を１２．８ｍｓｅｃであり、カウント値が−２〜１の場合は、エッジ周期は６．４ｍｓｅｃに設定されている。カウント値が３〜２、−４〜−３の場合は、エッジ周期が３．２ｍｓｅｃに設定されている。カウント値が３１〜１６、−３２〜−１７の場合は、エッジ周期が４００ｕｓｅｃに設定されている。カウント値が６４〜３２，−６４〜−３３の場合は、エッジ周期が２００ｕｓｅｃに設定されている。これらはカウント値の上位数ビットによりエッジ周期が変わるように回路が設計されている。このように、カウント値に応じて複数のエッジ周期が予め設定されているので、所定一周期をカウント値で除算する割り算回路を使用することなく、所定一周期にエッジをほぼ均一に分布させることができ、不自然な動きを防止するとともに回路規模の増大を抑制することが可能となる。

パルス再生回路２２は、図１及び図２Ａに示すように、書き込み信号が入力されると、当該書き込み信号に対応する所定一周期において、レジスタ２１及びカウンタ２２ａにセットされる第１カウント値に応じたエッジ周期Ｗ１でパルス信号（Ａ相、Ｂ相）を出力する。さらに、書き込み信号が入力されると、当該書き込み信号に対応する所定一周期において、第２カウント値に応じたエッジ周期Ｗ２でパルス信号（Ａ相、Ｂ相）を出力する。

また、パルス再生回路２２は、図１及び図２Ｂに示すように、直近に入力された書き込み信号に対応する所定一周期が終了する前に新たな書き込み信号が入力された場合に、カウンタ２２ａをリセットし、レジスタ２１に新たにセットされたカウント値をカウンタ２２ａにセットし、新たなカウント値（図中では第２カウント値）に応じたエッジ周期でパルス信号を再生するように構成されている。すなわち、第１カウント値に基づくエッジ周期Ｗ１でパルス信号を再生している途中で、書き込み信号が入力された場合には、第１カウント値に基づきパルス信号の出力を中止し、新たな第２カウント値に基づくエッジ周期Ｗ２でパルス信号を再生する。

なお、本実施形態では、シリアル通信部２０ｃ、レジスタ２１及びパルス再生回路２２は、ＦＰＧＡ（Field programmable gate array）に実装されているが、ゲートアレイで実装してもよい。

以上のように、本実施形態のリモートコントロール装置の受信機２は、エンコーダ１３から出力されるパルス信号の所定一周期あたりのエッジのカウント値を含むパケットを無線通信により受信し、受信したパケットからカウント値を取得する受信部２０と、受信部２０から入力される書き込み信号に基づきカウント値を保持するレジスタ２１と、受信部２０から入力される書き込み信号に基づきレジスタ２１のカウント値がセットされるカウンタ２２ａを有し、書き込み信号に対応する所定一周期においてカウンタ２２ａにセットされるカウント値に応じたエッジ周期でパルス信号を再生するパルス再生回路２２と、を備える。パルス再生回路２２は、直近に入力された書き込み信号に対応する所定一周期が終了する前に新たな書き込み信号が入力された場合に、カウンタ２２ａをリセットし、レジスタ２１に新たにセットされたカウント値をカウンタ２２ａにセットし、新たなカウント値に応じたエッジ周期でパルス信号を再生する。

この構成によれば、カウント値を含むパケットの受信処理が早く行われた場合には、現在のパルス信号の再生を中止し、新たなカウント値に基づくパルス信号の再生を開始するため、エンコーダに対する操作を滑らかに再現することが可能となる。また、パケットごとの遅延が蓄積し、リモートコントロール装置側からの送信が終了しているのに、受信機側からの再生信号が出力し続ける、といった状態を防ぐことができる。

本実施形態では、パルス再生回路２２は、複数のエッジ周期がカウント値に応じて予め設定されており、カウント値に対応するエッジ周期にてパルス信号を再生する。

このように、複数のエッジ周期がカウント値に応じて予め設定されているので、所定一周期をカウント値で除算する割り算回路を使用することなく、所定一周期にエッジをほぼ均一に分布させることができ、回路規模の増大を抑制しつつ不自然な動きを防止することが可能となる。

本実施形態では、エンコーダがロータリーエンコーダであるので、本発明の適用例として好適である。

本実施形態では、受信部２０は、無線ＬＡＮのアクセスポイントとして機能するので、本発明の適用例として好適である。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

２…受信機
１３…エンコーダ（ロータリーエンコーダ）
２０…受信部
２１…レジスタ
２２…パルス再生回路
２２ａ…カウンタ

Claims (4)

1. エンコーダから出力されるパルス信号の所定一周期あたりのエッジのカウント値を含むパケットを無線通信により受信し、受信したパケットからカウント値を取得する受信部と、
   前記受信部から入力される書き込み信号に基づき前記カウント値を保持するレジスタと、
   前記受信部から入力される書き込み信号に基づき前記レジスタのカウント値がセットされるカウンタを有し、前記書き込み信号に対応する前記所定一周期において当該カウンタにセットされるカウント値に応じたエッジ周期でパルス信号を再生するパルス再生回路と、を備え、
   前記パルス再生回路は、直近に入力された書き込み信号に対応する所定一周期が終了する前に新たな書き込み信号が入力された場合に、前記カウンタをリセットし、前記レジスタに新たにセットされたカウント値を前記カウンタにセットし、新たなカウント値に応じたエッジ周期でパルス信号を再生することを特徴とするリモートコントロール装置の受信機。
2. 前記パルス再生回路は、複数のエッジ周期がカウント値に応じて予め設定されており、前記カウント値に対応するエッジ周期にてパルス信号を再生する請求項１に記載のリモートコントロール装置の受信機。
3. 前記エンコーダがロータリーエンコーダである請求項１又は２に記載のリモートコントロール装置の受信機。
4. 前記受信部は、無線ＬＡＮのアクセスポイントとして機能する請求項１〜３のいずれかに記載のリモートコントロール装置の受信機。

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