JP7841865B2 - サーボシステム - Google Patents
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- JP7841865B2 JP7841865B2 JP2021155701A JP2021155701A JP7841865B2 JP 7841865 B2 JP7841865 B2 JP 7841865B2 JP 2021155701 A JP2021155701 A JP 2021155701A JP 2021155701 A JP2021155701 A JP 2021155701A JP 7841865 B2 JP7841865 B2 JP 7841865B2
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Description
このようなサーボシステムに異常が発生した場合には、現場の作業者は、異常があったAMP固有の基本情報やアラーム情報などの各種情報をそのAMP自身またはCNTから情報を抽出し、異常修復処置を行っていた。
例えば、表示器群が1台のマスタ表示器とそれ以外のスレーブ表示器とで構成されているシステムにおいて、コンピュータをマスタ表示器に接続することで、任意のスレーブ表示器との間でデータのダウンロード又はアップロードを行うことのできる表示器システムが開示されている(特許文献1参照)。
また、AMPやCNTに電源を供給することにより情報を抽出することができるようにするため、サーボシステム全体に電源を供給しなければならないという問題があった。
本発明は、上記の問題を解決し、これらの情報を抽出しやすくすることを目的とする。
上記構成によれば、ネットワークに接続されたコントローラ及びモータ制御装置が有する固有の基本情報や、アラーム発生時の情報をそれぞれの機器で共有し、コントローラ及びモータ制御装置内の独立した記憶部に保持する。いずれかの機器にアクセスすると、ネットワークに接続されたコントローラ及びモータ制御装置の各種情報がすべて確認できる。
抽出機器(表示器)は、QRコードで情報を表示させ、携帯端末と連携し、作業者の処置に活用することができる。
また、上記の構成により、前記第2の記憶部と前記第4の記憶部との記憶情報を同期させることができ、いずれの装置においても、各種情報を記憶させることができる。
また、本発明において、「同期する」機能とは、2つ以上の異なる装置(機器)同士で、指定した情報を同じ状態に保つことができる機能のことである。例えば、保持するデータを同一にする機能などである。
以下に、本発明の第1実施形態によるサーボシステムについて図1~9を参照しながら詳細に説明する。
図1(a)は、本発明の第1実施形態によるサーボシステムの一構成例を示す機能ブロック図である。
図1(a)に示すように、サーボシステムAは、コントローラCNT1と複数のモータ制御装置(サーボアンプ)AMP3(3a、3b,…)と、情報抽出機器5(5a,5b,5c、…)とを有している。図1(b)は、送信フレーム(CNTからAMPへ)のデータ構成例を示す図である。図1(c)は、受信フレーム(AMPからCNTへ)のデータ構成例を示す図である。コントローラCNT1と複数のモータ制御装置AMP3との間の通信は、マスタ(CNT)-スレーブ(AMP)方式によって行われる。
コントローラCNT1は、複数のモータ制御装置AMP3をデータ通信により制御するマスタ装置である。コントローラCNT1は、図示しないデータ通信を行うデータ通信部を含む各種処理を行う処理部(CPU)11と、処理部(CPU)11に含まれるデータ通信部により取得したモータ制御装置AMPの各種情報を記憶するコントローラ記憶部を有する。
コントローラ記憶部は、例えば、コントローラCNT1の情報とデータ通信によりモータ制御装置AMP3(3a、3b,…)から取得した各種情報を一時的に保存する記憶部(1)13を有する。さらに、コントローラ記憶部は、記憶部(1)13に一時的に記憶された各種情報を、非一時的に記憶する記憶部(2)15を有する。データを非一時的に記憶する記憶部とは、例えば、電力を供給しない場合でも記憶情報を保持するEEPROMなどである。データを一時的に記憶する記憶部とは、電力を供給しないと記憶情報が失われるSRAMなどである。処理部(CPU)11は、第1の記憶部(1)13と第2の記憶部(2)15との記憶データの差分を所定のタイミングで検出し、検出された記憶データの差分を第2の記憶部(2)15に反映する図示しない第一記憶制御部を備える。第2の記憶部(2)15に記憶されているデータは、故障などにより電力が供給されない場合でも記憶情報を保持することで、後述するように、基本情報やアラーム情報等を抽出することが可能である。
各モータ制御装置AMP3a,3b,…は、コントローラCNT1により制御されるスレーブ装置であり、それぞれが以下の構成を有する。
1又は複数のモータ制御装置AMP3a,3b,…の中から代表して説明するモータ制御装置AMP3aは、コントローラCNT1と1又は複数のモータ制御装置AMP3b、…との間でデータ通信を行う図示しないデータ通信部と、データ通信部により取得したコントローラCNTとモータ制御装置AMPの各種情報を記憶するモータ制御装置記憶部を有する。
さらに、コントローラCNT1と1又は複数のモータ制御装置AMP3a,3b,…は、それぞれが、インターフェイス部17,27,37、47(図5も参照)を有する。インターフェイス部17,27,37、47は、後述する情報抽出機器5と接続するためのインターフェイスである。
図2は、アラーム情報のデータ構成例を示すアラーム情報テーブルであり、図3は、基本情報のデータ構成例を示すテーブルである。
図2に示すように、アラーム情報テーブル100は、アラーム情報103を有する。アラーム情報103は、アラームの履歴(時刻)項目105と、項目105毎のアラーム状態107と、アラーム番号109とを含む。
機器におけるこれらの情報を全ての装置に記憶させておくことで、どの機器からでも、故障等を起こしたいずれかの機器におけるアラーム発生時の対処法などを簡単に抽出することができる。
1)マスタ機器であるコントローラCNT1は、電源投入後(ステップS1)、通信により、各モータ制御装置AMP3a,3b,…にアクセスし、第1の記憶部(1)13に保存された基本情報の読み出しをおこなう。
コントローラCNT1は、すべてのモータ制御装置AMP3a,3b,…に基本情報の要求指令を送信し(ステップS3、S4(受信待ち))、モータ制御装置AMPから受信したデータは第1の記憶部(1)13に保存され、そのコピーを図2に示すような基本情報テーブル111として第2の記憶部(2)15に保存する(ステップS5)。
2)コントローラCNT1は、基本情報テーブル111のデータを送信フレームの基本情報データ部44に設定し、すべてのモータ制御装置AMP3a,3b,…に送信する(ステップS6)。
このようにして基本情報の保存が完了すると、受信完了信号をコントローラCNT1に送信し、周期動作モードに移行する(ステップS27)。
4)コントローラCNT1と各モータ制御装置AMP3a,3b,…間においては、定期的な通信がおこなわれる(ステップS8,S27)。
各モータ制御装置AMP3a,3b,…、受信したアラーム情報103を第3の記憶部(3)23,第4の記憶部(4)25に保存する(ステップS32)。
以上のようにして、ネットワークに接続されたコントローラCNT1及び各モータ制御装置AMP3a,3b,…が有する固有の基本情報や、アラーム発生時の情報をそれぞれの機器で共有し、AMP・CNT内の独立した記憶部に保持する。いずれかの機器にアクセスすると、ネットワークに接続されたAMP・CNTの情報のすべてを確認することができる。
電源を投入後、接続されたすべてのモータ制御装置AMP3a,3b,…と通信をおこない、基本情報を受信する(ステップS1~S7,S21からS26)。
コントローラCNT1は、各モータ制御装置AMP3a,3b,…にコントローラCNT1と全モータ制御装置AMP3a,3b,…の基本情報を送信する(ステップS3~S7)。
全モータ制御装置AMP3a,3b,…から受信完了信号を受信すると(ステップS24~S26)、周期動作モードに移行する(ステップS8,ステップS27)。
コントローラCNT1-各モータ制御装置AMP3a,3b,…間は、周期的にデータの送受信を行う。各モータ制御装置AMP3a,3b,…のアラーム発生時には、状態フィードバックにアラーム情報を設定し、コントローラCNT1に送信する(S8~S11,S27~S32)。
情報抽出機器5は、CNTまたはAMPと接続できるインターフェイスを持っており、基本情報やアラーム情報を抽出することができる。
情報抽出機器5は、基本情報やアラーム情報を抽出し、保存したり、液晶表示部にQRコードで表示したりすることにより、スマートフォン・クラウドなどと連携し、対処法の詳細を示す。
情報抽出機器5は、コントローラCNT1と1又は複数のモータ制御装置AMP3a,3b,…に電力を供給することができるバッテリー8と、コントローラCNT1と1又は複数のモータ制御装置AMP3a,3b,…と接続するためのインターフェイス部9を有している。情報抽出機器5を、図5(b)に示すように、コントローラCNT1又は1又は複数のモータ制御装置AMP3a,3b,…の少なくともいずれかと接続することで、コントローラCNT1と1又は複数のモータ制御装置AMP3a,3b,…が、第2の記憶部(2)15、第4の記憶部(4)が非一時的に保持している基本情報やアラーム情報などを、接続した機器のインターフェイス部9を介して抽出することができる。
これにより、コントローラCNT1と1又は複数のモータ制御装置AMP3a,3b,…から基本情報やアラーム情報を抽出し、メモリに保存したり、表示部7にQRコードなどにより当該情報などを表示させたりすることができる。表示部7のQRコードを後述する携帯端末等のデコード機能を有する機器に読み取らせる動作等により、スマートフォン・クラウドなどと連携し、アラーム情報に対応するエラー時の対処法などを表示部7に表示させて情報抽出機器5の操作者に示すことができる。
情報抽出機器5のテータ通信機能を利用することにより、情報抽出機器5に接続されたモータ制御装置AMP3の基本情報、アラーム履歴などをどのモータ制御装置AMP3、コントローラCNT1からも閲覧可能である。
以下に、本発明を活用するアラーム情報読み取りシステムの構成例とその動作について、説明を行う。
図6は、1台のモータ制御装置AMP3aと、情報抽出機器5と、携帯端末151と、データベースサーバ201との配置例を示す図である。
図6において図1よりもシステム構成を詳細に示すように、モータ制御装置AMP3aは、CPU部21と、通信部28と、インターフェイス部(通信ポート30およびPHY(物理)デバイス29を含む)と、を有する。
CPU部21は、第3の記憶部(3)23と、サーボ制御部24aと、モータドライブ回路24bと、を有する。通信部28は、通信処理部28aを有する。CPU部21は、エンコーダ(EN)とモータ(M)に接続される。
通信処理部28aは、図4に示すようなコントローラCNT1とその他のモータ制御装置AMP3b、…との通信処理の制御等を行う。
上記の構成において、電源処理部26aは、外部電源からの電力C13をインターフェイス部27cを介してCPU部21に供給する。
第4の記憶部(4)25には、シリアル通信インターフェイス部27aを介して情報抽出機器5との間でデータのシリアル通信C11を行う。情報抽出機器5のバッテリー8からの供給電力がDC電源処理部26bに供給される。
さらに、情報抽出機器5が対象機器(CNT又はAMP1、…)に接続されると、対象機器(CNT又はAMP1、…)の記憶部(2),(4)及び記憶制御部などにインターフェイス部27bを介して情報抽出機器5のバッテリー8から供給電力C12が対象機器に供給されるように構成されている。
図7に示すように、対処法提供テーブル205aは、対象機器(CNT又はAMP1、…)と、対象機器毎のアラーム番号と、アラーム番号に対応する対処法とを有する。
情報抽出機器5は、得られた対処法と対象機器名とを組にして、シリアル通信C11により第4の記憶部(4)に送り、そこに保存させる。そして、上述のように、情報抽出機器5は、その表示部7aにQRコード等により対処法を表示させ、携帯端末151などが保持するデコード部などによりQRコードをデコードさせることで携帯端末を保持する作業者の処置に活用することができる。
尚、ここでは、情報処理装置と携帯端末が別体である構成例について説明したが、携帯端末が情報抽出機器の機能を内部に有している構成でも良い。
以下に、上記のシステムを用い、アラーム発生時の動作例について説明する。
機器におけるアラーム発生時に、アラーム情報を抽出するために、対象機器(CNT又はAMP1、…)に情報抽出機器(表示部付き)を接続する。例えばバッテリーを搭載した情報抽出機器から各機器に電力を供給することにより、対象機器(CNT又はAMP1、…)本体の電源が入っていなくても、基本情報およびアラーム情報を抽出することができる。
情報抽出機器は、表示部にQRコードで情報を表示させ、別途設けられた携帯端末等と連携し、作業者のアラーム対処のための処置を報知するように活用することができる。
以上のように、本実施の形態では、機器(CNTまたはAMP)に作業者が近づくことが難しい場所でも、ネットワークに接続された機器のどれかから、すべての機器(CNT及びAMP)の機器固有の基本情報やアラーム情報を収集することができるため、作業者等によるメンテナンス時の作業効率が向上する。
情報抽出機器が接続されたいずれかのAMPまたはCNTの記憶部にのみ電源供給をおこない、情報の取得及び過去のアラーム発生状況が分析できるようにすると、装置全体の電源を供給する必要がない。
また、情報抽出機器により、コントローラCNTや他制御装置AMPの電源等が故障をして動作しない場合でも電力を供給して記憶部にアクセスすることができるため、データの読出しをおこない機器の診断を可能にすることができる。
上記の構成により、前記第2の記憶部と前記第4の記憶部との記憶情報を同期させることができる。従って、いずれの装置においても、共通のシステム情報を記憶させることができる。
本実施の形態においては、コントローラCNT(マスタ)とモータ制御装置AMP(スレーブ)とのマスタースレーブ通信には、既存の通信方法を用いることができる。
図8および図9は、通信方式の一例を示す図である。
図8は、スター型の通信方式を示す。L1は、通信回線の例を示し、Sg1~Sg3までの双方向通信を行うことができる。
本実施の形態は、このような既存の通信方式を利用できるため、汎用性も高いという利点がある。
以下に、本発明の第2実施形態によるサーボシステムについて図9~14を参照しながら詳細に説明する。
図10(a)は、本発明の第2実施形態によるサーボシステムの一構成例を示す機能ブロック図である。図10(b)は、要求コマンド(外部機器から無線通信処理部へ)のデータ構成例を示す図である。図10(c)は、返信フレーム(無線通信処理部から外部機器へ)のデータ構成例を示す図である。
各エンコーダEN(ENa、ENb、…)は、モータ制御装置(サーボアンプ)AMP3により制御されるスレーブ装置であり、それぞれが互いに同様の構成を有するために、代表して一つのエンコーダENaを説明する。
エンコーダENaは、モータ制御装置AMP3aとの間でデータ通信を行うEエンコーダ通信処理部60Eと、処理部(CPU部)62と、エンコーダ記憶部と、無線通信可能な外部機器78との間で無線通信を行う無線通信処理部65を有する。エンコーダ記憶部は、Eエンコーダ通信処理部60Eを経由して取得したコントローラCNTとモータ制御装置AMPの各種情報を記憶する。
1から転送されて第6の記憶部(6)64に保存されている各種情報を、図示しない他のコントローラに送信可能である。
図11は、機械情報のデータ構成例を示す機械情報テーブルであり、図12は、座標位置情報のデータ構成例を示すテーブルであり、図13は、制御機器のデータ構成例を示すテーブルである。
図11に示すように、機械情報テーブル120は、機械情報123を有する。機械情報123は、項目番号125と、情報種別127と、当該機械の機械情報129とを含む。情報種別127は、機械基本情報、機械状態、加工・作業状態に関する情報を有する。例えば、機械基本情報は、当該機械の機械情報129である型番、シリアルナンバー、製造年月日、初回電源投入日、電源投入時間、アラーム情報を含む。
1)各エンコーダEN(ENa、ENb、…)は、電源が投入され(ステップS31)、第5の記憶部(5)63,73、第6の記憶部(6)64,74を比較し,基本情報に差異があれば、第6の記憶部(6)64,74に書込む(ステップS32)。次に、各エンコーダEN(ENa、ENb、…)は、それぞれ位置検出部61、71の位置情報をモータ制御装置AMP3a,3b,…に送信する(ステップS33)。送信された位置情報はモータ制御装置AMP3a,3b,…からコントローラCNT1に送信され、コントローラCNT1から各モータ制御装置AMP3a,3b,…に各種情報が送信される。
2)各エンコーダEN(ENa、ENb、…)は、コントローラCNT1から送信された各種情報をモータ制御装置AMP3a,3b,…から受信し、第5の記憶部(5)63、73に保存し、そのコピーを図11~13に示すような機械情報テーブル120、座標位置情報テーブル130、制御機器情報テーブル140として第6の記憶部(6)64、74に保存する(ステップS34)。書き込み処理の完了後に、書込み処理の完了通知をモータ制御装置AMP3a,3b,…を経由してコントローラCNT1に送信する(ステップS35)。
3)このようにして送信情報の保存が完了すると、各エンコーダEN(ENa、ENb、…)は、周期動作モードに移行して、周期的にサーボモータの状態をモータ制御装置AMP3a,3b,…を経由してコントローラCNT1に送信する(ステップS36)。
4)コントローラCNT1と各モータ制御装置AMP3a,3b,…間においては、定期的な通信がおこなわれる(ステップS8,S27)。
例えば、コントローラCNTは、第一のデータ通信部により取得したモータ制御装置AMPの各種情報を記憶するコントローラ記憶部を有し、モータ制御装置AMPは、第二のデータ通信部により取得したコントローラCNTとモータ制御装置AMPの各種情報を記憶するモータ制御装置記憶部を有しており、これら、コントローラ記憶部とモータ制御装置記憶部とが、非一時的にデータを記憶していれば、抽出装置により記憶データを抽出することができる。
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。
EN(ENa、ENb、…) エンコーダ
M モータ
1 コントローラCNT
3(3a、3b,…) モータ制御装置(サーボアンプ)AMP
5(5a,5b,5c,…) 情報抽出機器
7,7a 表示部
8 バッテリー
9 インターフェイス部
11 処理部(CPU)
13 コントローラ記憶部の第1の記憶部(1)
15 コントローラ記憶部の第2の記憶部(2)
17,27,37、47 インターフェイス部
21、31 CPU部
21E、31E Mエンコーダ通信処理部
23、33 モータ制御装置記憶部の第3の記憶部(3)
24a サーボ制御部
24b モータドライブ回路
25、35 モータ制御装置記憶部の第4の記憶部(4)
26a 電源処理部
26b DC電源処理部
28 通信部
28a 通信処理部
29 PHYデバイス
30 通信ポート
41 ヘッダ部
42 指令コマンド部
43 データ部
44 基本情報データ部
45 アラームデータ部
51 ヘッダ部
52 状態フィードバックデータ部
53 データ部
60E、70E Eエンコーダ通信処理部
61、71 位置検出部
62、72 処理部(CPU)
63、73 エンコーダの第5の記憶部(5)
64、74 エンコーダの第6の記憶部(6)
65、75 無線通信処理部
66、76 2次コイル
77 ワイヤレス給電1次コイル
78 外部機器
81 ヘッダ部
82 要求コマンド部
83 データ部
91 ヘッダ部
92 機械情報部
93 座標位置情報部
94 制御機器情報部
95 各種情報
100 アラーム情報テーブル
103 アラーム情報
105 アラームの履歴(時刻)項目
107 アラーム状態
109 アラーム番号
111 基本情報テーブル
113 基本情報
115 アドレス項目
117 機器名
119 当該機器の機器情報
120 機械情報テーブル
123 機械情報
125 項目番号
127 情報種別
129 当該機械の機械情報
130 座標位置情報テーブル
133 座標位置情報
135 軸番号
137 位置情報
140 制御機器情報テーブル
143 制御機器情報
145 項目番号
147 機器名
149 当該機器の機器情報
151 携帯端末
153 インターフェイス部
155 表示部
157 コード読み取り部
161 バッテリー
201 データベースサーバ
205 記憶部
205a 対処法提供テーブル
207 検索処理部
Claims (6)
- コントローラとモータ制御装置とが互いにデータ通信可能なデータ通信部を有するネットワーク接続されたサーボシステムであって、
前記コントローラは、
前記データ通信部により取得した前記モータ制御装置の各種情報を記憶するコントローラ記憶部を有し、
前記モータ制御装置は、
前記データ通信部により取得した前記コントローラまたは前記モータ制御装置の各種情報を記憶するモータ制御装置記憶部を有し、
前記コントローラ記憶部は、
前記コントローラと前記モータ制御装置の各種情報を一時的に記憶する第1の記憶部と、
前記第1の記憶部に一時的に記憶された前記コントローラと前記モータ制御装置の各種情報を非一時的に記憶する第2の記憶部と、
前記第1の記憶部と前記第2の記憶部との記憶データの差分を検出し、前記記憶データの差分を前記第2の記憶部に反映する第一記憶制御部と、
を有し、
前記モータ制御装置記憶部は、
前記コントローラと前記モータ制御装置の各種情報を一時的に記憶する第3の記憶部と、
前記第3の記憶部に一時的に記憶された前記コントローラと前記モータ制御装置の各種情報を非一時的に記憶する第4の記憶部と、
前記第3の記憶部と前記第4の記憶部との記憶データの差分を検出し、前記記憶データの差分を前記第4の記憶部に反映する第二記憶制御部と、を有し、
前記コントローラおよび前記モータ制御装置のそれぞれは、
前記第2の記憶部と前記第4の記憶部のそれぞれに記憶された情報を抽出する情報抽出機器との間のインターフェイス部を有し、
前記情報抽出機器は、前記第2の記憶部又は前記第4の記憶部に前記インターフェイス部を介して電力を供給する電力供給部を有する、サーボシステム。 - コントローラとモータ制御装置とが互いにデータ通信可能にネットワーク接続され、さらに前記モータ制御装置と位置検出器を備えたサーボモータのエンコーダとが互いにデータ通信可能にシリアル通信接続された、サーボシステムであって、
前記コントローラは、
前記モータ制御装置との間でデータ通信を行う第一のデータ通信部と、
前記第一のデータ通信部により取得した前記モータ制御装置の各種情報を記憶するコントローラ記憶部を有し、
前記モータ制御装置は、
前記コントローラとの間でデータ通信を行う前記第一のデータ通信部と、
前記エンコーダと前記モータ制御装置との間でシリアル通信を行う第二のデータ通信部を有し、
前記第一のデータ通信部により取得した前記コントローラまたは前記モータ制御装置の各種情報を記憶するモータ制御装置記憶部を有し、
前記サーボモータのエンコーダは、
前記第二のデータ通信部により取得した前記コントローラまたは前記モータ制御装置の各種情報を記憶するエンコーダ記憶部を有し、
前記コントローラ記憶部は、
前記コントローラと前記モータ制御装置の各種情報を一時的に記憶する第1の記憶部と、
前記第1の記憶部に一時的に記憶された前記コントローラと前記モータ制御装置の各種情報を非一時的に記憶する第2の記憶部と、
前記第1の記憶部と前記第2の記憶部との記憶データの差分を検出し、前記記憶データの差分を前記第2の記憶部に反映する第一記憶制御部と、
を有し、
前記モータ制御装置記憶部は、
前記コントローラと前記モータ制御装置の各種情報を一時的に記憶する第3の記憶部と、
前記第3の記憶部に一時的に記憶された前記コントローラと前記モータ制御装置の各種情報を非一時的に記憶する第4の記憶部と、
前記第3の記憶部と前記第4の記憶部との記憶データの差分を検出し、前記記憶データの差分を前記第4の記憶部に反映する第二記憶制御部と、を有する、
ことを特徴とするサーボシステム。 - 前記エンコーダ記憶部は、
前記コントローラと前記モータ制御装置の各種情報を一時的に記憶する第5の記憶部と、
前記コントローラと前記モータ制御装置の各種情報を非一時的に記憶する第6の記憶部と、
前記第5の記憶部と前記第6の記憶部との記憶データの差分を検出し、前記記憶データの差分を前記第6の記憶部に反映する第三記憶制御部と、を有する、
ことを特徴とする請求項2に記載のサーボシステム。 - 前記エンコーダは、外部機器との間で無線通信を行う無線通信処理部を有し、
前記無線通信処理部は、前記コントローラから転送されて前記エンコーダ記憶部に保存されている、前記各種情報を、前記外部機器に送信可能であることを特徴とする請求項2に記載のサーボシステム。 - 前記エンコーダは、外部機器との間で無線通信を行う無線通信処理部を有し、
前記エンコーダ記憶部と前記無線通信処理部は、外部の無線給電部から給電可能であることを特徴とする請求項3に記載のサーボシステム。 - 前記無線通信処理部は、前記コントローラから転送されて前記第6の記憶部に保存されている、前記各種情報を、他のコントローラに送信可能であることを特徴とする請求項5に記載のサーボシステム。
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