JPH04290102A - サーボ機構への情報伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はマスター側数値制御（
以下ＮＣという）装置と複数のサーボアンプを有するス
レイブ側サーボ機構間の情報伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来のサーボ機構への情報伝送装
置（以下情報伝送装置という）を示すブロック図である
。図中１はサーボアンプ８−１〜８−Ｎ（後述）への指
令信号を作成する指令制御手段としてのＮＣ装置であり
メインＣＰＵ２を設けデータバス３を介してシリアルイ
ンターフェース４が接続されている。６はＮＣ装置１と
サーボアンプ８−１〜８−Ｎ（後述）間を情報伝送する
情報伝送路である。８−１〜８−Ｎは制御対象をサーボ
駆動させるサーボアンプである。サーボアンプ８−１〜
８−Ｎにおいてはシリアルインターフェース９−１〜９
−Ｎとデータバス１１−１〜１１−Ｎを介しサーボＣＰ
Ｕ１２−１〜１２−Ｎを設けモータドライバ１３−１〜
１３−Ｎが接続されモータ１４−１〜１４−Ｎを駆動す
る。

【０００３】次に、図１０は従来の情報伝送装置の情報
伝送におけるデータの配列及び情報伝送時間を示す図で
ある。而して、ＮＣ装置１とサーボ機構間の情報伝送量
は以下の理由によって増大して来ている。サーボアンプ
の制御がマイクロコンピ−タ等の発達によってアナログ
制御からデジタル制御に移行している。従って、デジタ
ル制御が各種の高度な制御に比較的容易に対応が可能な
ためモニター機能、自己診断機能、あるいはサーボパラ
メータ（制御定数）のオートチューニングや適応制御等
をサーボアンプに取り入れつつある。このため、図１０
ではサーボアンプの制御をデジタル制御の場合を示して
いる。又、この例はＨＤＬＣ（高水準データリンク制御
；Ｈｉｇｈ　ｌｅｖｅｌ　ｄａｔａ　ｌｉｎｋｃｏｎｔ
ｒｏｌ）又はＳＤＬＣ（同期データリンク制御；ｐｙｎ
ｃｈｒｏｎｕｓ　ｄａｔａ　　ｌｉｎｋ　ｃｏｎｔｒｏ
ｌ）を用いた半２重（Ｈａｌｆ　Ｄｕｐｌｅｘ）伝送を
採用した例であり取決め（プロトコル）により各軸毎に
アドレスを指定しておき、そのアドレスに各軸分のデー
タを割り振るようにしている。

【０００４】図１０中、（ａ）は情報伝送の状態を示す
タイムチャートである。（ｂ）は情報伝送のデータの配
列を示す図である。３１はＮＣ装置１からサーボアンプ
８−１〜８−５への（以下送信側という）情報伝送を示
し、制御対象の軸数が１軸〜５軸の指令信号である全軸
デ−タを示す。３２ａ〜３２ｅはサーボアンプ８−１〜
８−５からＮＣ装置１への（以下受信側という）情報伝
送でありそれぞれ制御対象の軸数が１軸目から５軸目で
ある各軸デ−タを示す。 更に、３３は送信側における情報伝送のデータの配列を
示す。３３ａ〜３３ｅは全軸データ３１の情報量を示し
、その情報量は各軸毎に１２８Ｂｙｔｅである。これは
サーボアンプが位置制御以降を実行するものとすると位
置指令、シーケンス指令、電流制限、パラメータ等の情
報量である。又、３４は各軸デ−タ３２ａ〜３２ｅの各
軸毎の受信側の情報伝送におけるデータの配列を示す。 ３４ａは各軸の情報量を示し、その情報量は１２８Ｂｙ
ｔｅである。これは位置フィードバック、速度のフィー
ドバック、電流フィードバック、モニタデータ、原点復
帰用のデータ、運転状態のステータス等の情報量である
。従って、図１０より送信側の情報伝送量は合計６４５
Ｂｙｔｅであり受信側の各軸の情報伝送量は合計１３３
Ｂｙｔｅである。

【０００５】今、上記情報伝送路６のボ−レイトを現在
の技術水準より２．５Ｍとすると上記送信側の合計情報
伝送量は６４５Ｂｙｔｅであるためその処理時間に２．
５ｍｓｅｃを要する。又、上記受信側の各軸の合計情報
伝送量は１３３Ｂｙｔｅであるためその処理時間に５１
０μｓｅｃ要する。受信側の上記伝送時間の総和は軸数
が５軸であるため２．５５ｍｓｅｃとなる。更に、送信
側と受信側の情報伝送の処理時間の和は５．０５ｍｓｅ
ｃなりこの値に図１０の（ａ）の如く若干の余裕をみる
と通信周期は８ｍｓｅｃとなる。又、全軸データ３１は
図１０の（ａ）の如く通信周期の開始から２．５ｍｓｅ
ｃ間伝送し、その後、各軸データ３２ａ〜３２ｅを図１
０の（ａ）の如く通信周期が３ｍｓｅｃ経過後から伝送
する。

【０００６】次に、従来技術の動作を図１１、図１２を
参照しながら説明する。図１１はＮＣ装置１とサーボア
ンプ８−１〜８−５の情報伝送の一連の動作を示すタイ
ムチャートである。図１２はメインＣＰＵ２及びサーボ
ＣＰＵ１２−１〜１２−５を動作させるメモリ（図示せ
ず）に記憶したプログラムを示すフローチャートである
。

【０００７】図１１中、左端の上から「ＮＣ装置」とは
ＮＣ装置１が行う処理を示し、「情報伝送」とは情報伝
送路６を各種データが伝送している状態を示し、「サー
ボ処理」とはサーボアンプ８−１〜８−５において実行
する処理を示す。４１ａはＮＣ装置１において全軸デー
タ３１の内容を指令信号として作成する位置指令作成処
理を示し、図示の如く「Ｆ」なる記号で示す。４１ｂは
位置指令作成処理４１ａにて作成した指令信号を情報伝
送路６を通じて伝送している状態を仮想した仮想送信線
である。４２ａはサーボアンプ８−１〜８−５によって
モータ１４−１〜１４−５を駆動する位置制御処理を示
し、図示の如く「Ｃ」なる記号で示す。４２ｂは位置制
御処理４２ａ及び各軸データ３２ａ〜３２ｅをＮＣ装置
１に送信する位置制御送信処理を示し、図示の如く「Ｄ
」なる記号で示す。４２ｃは位置制御処理４２ａ及びＮ
Ｃ装置１からの指令信号である全軸データ３１を受信す
る位置制御受信処理を示し、図示の如く「Ｅ」なる記号
で示す。４３ａはサーボアンプ８−１〜８−５の各軸デ
ータ３２ａ〜３２ｅをＮＣ装置１にて受信する受信処理
を示す。４３ｂは位置制御送信処理４２ｂによって情報
伝送路６を通じて伝送している状態を仮想した仮想受信
線である。尚、図１０の図中において制御対象は５軸で
あるが他の４軸も上記サーボ処理と同様の動作をするた
めサーボ処理は１軸のみを代表させて示した。

【０００８】今、ＮＣ装置１及びサーボアンプ８−１〜
８−５の電源を投入する。ＮＣ装置１において比較的処
理速度が遅い処理を担当するバックグラウンド処理によ
って予めＮＣ装置１に記憶した指令データを読み込む（
ステップ１００）。サーボアンプ８−１〜８−Ｎの制御
対象である位置の座標計算を行う（ステップ１０１）。 運転の目的、仕様に応じサーボアンプ８−１〜８−５の
パラメータを設定するため操作者がキー入力処理を行う
（ステップ１０２）。運転の状態をモニター画面へ表示
させる表示処理を行う（ステップ１０３）。

【０００９】次に、ＮＣ装置１において８ｍｓｅｃ割り
込み処理によって位置指令作成処理４１ａを作成する（
ステップ７９Ｎ）。ＮＣ装置１から情報伝送路６を通し
てサーボアンプ８−１〜８−５へ指令信号である全軸デ
ータ３１を仮想送信線４１ｂのタイミングで送信する指
令信号送信処理を行う（ステップ８０Ｎ）。サーボアン
プ８−１〜８−５では全軸データ３１を位置制御処理４
２ｃにおいて受信する信号受信処理を行う（ステップ８
０Ｓ）。その後、モータ１４−１〜１４−５に電流を流
して１ｍｓｅｃ毎に位置制御処理４２ａであるサーボ処
理を行う（ステップ８１Ｓ）。サーボアンプ８−１〜８
−５からＮＣ装置１へ各軸データ３２ａ〜３２ｅを位置
制御送信処理４２ｂにおいて仮想受信線４３ｂのタイミ
ングで情報伝送路６を通じ送信するデータ送信処理を行
う（ステップ８２Ｓ）。ＮＣ装置１では各軸データ３２
ａ〜３２ｅを受信処理４１ｂにて受信するデータ受信処
理を行う（ステップ８２Ｎ）。サーボの制御対象である
位置の座標更新を上記受信処理４１ｂの受信データの内
容に基ずき行う（ステップ８３Ｎ）。以上の動作によっ
て８ｍｓｅｃ割り込み処理は終了し、バックグラウンド
処理に移行して一連の情報伝送の動作は終了する。 尚、ＮＣ装置１で全軸データ３１を作成してサーボアン
プ８−１〜８−５へ送信し、かかる指令内容を実行して
各軸データ３２ａ〜３２ｅをＮＣ装置１へ送信して最新
の現在位置を更新するまでに１７ｍｓｅｃを要する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のサーボ機構への
情報伝送装置は以上のよう情報伝送量が大量になると、
通信周期が長くなりこのため速応性が要求される情報伝
送が迅速に処理できなった。例えば、ＮＣ装置１からサ
ーボアンプ８−１〜８−５へ即時停止する機能（以下、
スキップ停止機能という）の場合、位置停止をしようと
しても最大８ｍｓｅｃの遅れが発生し惰走が大きく停止
位置のバラツキを大きくさせる原因となっていた。

【００１１】この発明は、上記の様な課題を解決するた
めになされたもので情報伝送量が多くても速応性が要求
される情報伝送を迅速に処理することを目的とするサー
ボ機構への情報伝送装置を得ることを目的とするもので
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係るサーボ機
構への情報伝送装置は、制御対象をサーボ駆動させるサ
ーボアンプと、サーボアンプへの指令を作成する指令制
御手段と、上記指令制御手段とサーボアンプ間の情報を
伝送する伝送路を複数有する複数伝送路手段とを有し、
上記複数伝送路手段は複数の伝送路を構成する通信周期
がそれぞれ異なることを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】この発明の複数伝送路手段は限定された内容の
データを短い周期で、大量のデータを長い周期で伝送す
るように働く。

【００１４】

【実施例】実施例１．図１はこの発明によるサーボ機構
への情報伝送装置の構成図であり、複数の伝送路の一例
として２系統の場合を示す。図中、従来と同一符号は同
一又は相当部分を示す。ＮＣ装置１にメインＣＰＵ２を
設け、データバス３を介して、長周期用シリアルインタ
ーフェース４と短周期用シリアルインターフェース５が
接続される。６ａはＮＣ装置１とサーボアンプ８−１〜
８−Ｎの情報伝送を行い情報伝送の通信周期が長い（以
下、長周期側という）長周期シリアルデータ伝送路であ
る。６ｂは長周期シリアルデータ伝送路６ａと同様な送
受信間の伝送を行う情報伝送の通信周期が短い（以下、
短周期側という）短周期シリアルデータ伝送路である。 ７は複数伝送路手段であり長周期シリアルデータ伝送路
６ａ及び短周期シリアルデータ伝送路６ｂとから構成し
ている。一方、サーボアンプ８−１〜８−Ｎには長周期
用シリアルインターフェース９−１〜９−Ｎと、短周期
用インターフェース１０−１〜１０−Ｎがデータバス１
１−１〜１１−Ｎを介してサーボＣＰＵ１２−１〜１２
−Ｎが設けられモータドライバ１３−１〜１３−Ｎが接
続されモータ１４−１〜１４−Ｎを駆動する。

【００１５】次に図２、図３サーボ機構への情報伝送装
置の情報伝送におけるデータの配列及び情報伝送時間を
示す図である。尚、図中従来と同一符号は同一又は相当
部分を示す。図中、制御対象が５軸でありＨＤＬＣの半
２重伝送路を２系統としている。図２は長周期側及び短
周期側双方の情報伝送時間を示す全体図であり図中、（
ａ）は長周期側、（ｂ）は短周期側、（ｃ）は短周期側
の拡大図の３列となってる。従って、全軸データ３１及
び各軸データ３２ａ〜３２ｅは長周期側データを示す。 ３５は短周期側の図示の如く短周期全軸データであり図
示の如く「Ａ」なる記号で示し、送信側であるため「送
」なる略で示す。 ３６ａ〜３６ｅはそれぞれ制御軸数が１軸目から５軸目
である短周期各軸データを示す。３６は短周期各軸デー
タ３６ａ〜３６ｅを一括して示した総合短周期各軸デー
タであり図示の如く「Ｂ」なる記号で示し、受信側であ
るため図示の如く「受」なる略で示す。

【００１６】図３は短周期側のデータの配列及び情報伝
送時間を示す図である。尚、長周期側のデータの配列は
図７と同一である。図３中、（ａ）は情報伝送の状態を
示すタイムチャートである。（ｂ）は情報伝送のデータ
の配列を示す図である。３７は短周期側における送信側
の情報伝送におけるデータの配列を示し、３７ａ〜３７
ｅは制御対象の各軸の情報量を示し、その情報量は各軸
毎に１６Ｂｙｔｅである。これはサーボアンプが位置制
御以降を実行するものとすると位置指令、シーケンス指
令、電流制限等の情報量である。又、３８は受信側の情
報伝送におけるデータの配列を示し、３８ａは短周期各
軸データの情報量を示し、その情報量は１６Ｂｙｔｅで
ある。これは位置フィードバック等の情報量である。従
って、図３より短周期側における送信側の情報伝送量の
合計は８５Ｂｙｔｅであり受信側の各軸の情報伝送量の
合計は２１Ｂｙｔｅである。

【００１７】一方、長周期側における送信側の各軸の情
報量は１２８Ｂｙｔｅである。これはパラメータの変更
等の情報量である。又、受信側の各軸の情報量も１２８
Ｂｙｔｅである。これは速度フィードバック、電流フィ
ードバック等のモニタデータ、原点復帰用のデータ等の
情報量である。尚、本来なら長周期側の情報量は短周期
側が担当した情報量１６Ｂｙｔｅを従来の情報量である
１２８Ｂｙｔｅから差し引いた情報量となるが、余裕を
見て従来の情報量のままとする。従って、図７より長周
期側における送信側の情報伝送量の合計は６４５Ｂｙｔ
ｅであり受信側の情報伝送量の合計は１３３Ｂｙｔｅと
なる。

【００１８】今、ボーレイトが２．５Ｍとすると長周期
側の通信周期は従来と同様の計算等によって８ｍｓｅｃ
となる。一方、短周期側では送信側の情報伝送量の合計
は８５Ｂｙｔｅのためこれを処理するのに３３０μｓｅ
ｃ要する。又、上記受信側の各軸の情報伝送量の合計は
２１Ｂｙｔｅであるためその処理時間に８０μｓｅｃを
要する。受信側の上記伝送時間の総和は軸数が５軸であ
るため４００μｓｅｃとなる。更に、送信側と受信側の
情報伝送の処理時間の和は７３０μｓｅｃなりこの値に
図３の（ａ）の如く若干の余裕を見込み１ｍｓｅｃの通
信周期となる。従って、図３の（ａ）の如く短周期全軸
データ３５を送信後、短周期各軸データ３６ａ〜３６ｅ
を伝送する。

【００１９】次に、図４〜６を参照しつつ動作について
説明する。図４は図１１と同様な短周期側のタイムチャ
ートである。図５はメインＣＰＵ２を動作させるメモリ
（図示せず）に記憶したプログラムを示すフローチャー
トである。図６はサーボＣＰＵ１２−１〜１２−５を動
作させるメモリ（図示せず）に記憶したプログラムを示
すフローチャートである。なお、従来と同一名及び同一
符号は同一又は相当部分を示す。

【００２０】図４中、４３ａは短周期全軸データ３５の
内容をＮＣ装置１において指令信号として作成し、この
指令信号をサーボアンプ８−１〜８−５に送信し、更に
、サーボアンプ８−１〜８−５からのデータを受信する
短周期指令処理を示す。４３ｂは短周期指令処理４３ａ
において作成した指令信号を情報伝送路６ａを通じて伝
送している状態を示す仮想した短周期仮想送信線である
。４３ｃは短周期各軸データ３６を受信する短周期受信
処理を示す。４４ａは短周期指令処理４３ａを行い、更
に、長周期全軸データ３３をＮＣ装置１において指令信
号として作成してかかるデータを送信する長周期送信処
理である。４５は短周期指令処理４３ａを行い、更に、
長周期各軸データ３４を受信する長周期受信処理である
。４６は短周期全軸データ３５の指令を受信してかかる
指令内容に従いサーボアンプ８−１〜８−５によってモ
ータ１４−１〜１４−５を駆動し、その制御結果を短周
期全軸データ３６としてＮＣ装置１に送信する短周期位
置制御処理である。尚、長周期側の情報伝送は従来と同
一であるため説明を省略する。

【００２１】今、ＮＣ装置１及びサーボアンプ８−１〜
８−５の電源を投入する。ＮＣ装置１において従来と同
様にバックグランド処理を行い、予めＮＣ装置１に記憶
した指令データを読み込む（ステップ１００）。サーボ
アンプ８−１〜８−５の制御対象である位置の座標計算
を行う（ステップ１０１）。運転の目的、仕様に応じサ
ーボアンプ８−１〜８−５のパラメータを設定するため
操作者がキー入力処理を行う（ステップ１０２）。運転
の状態をモニター画面へ表示させる表示処理を行う（ス
テップ１０３）。次に、８ｍｓｅｃ割り込み処理に移行
してＮＣ装置１からサーボアンプ８−１〜８−５へ長周
期全軸データ３３を送信する長周期データ送信処理を行
う（ステップ８２Ｎ）。サーボアンプ８−１〜８−５に
おいて長周期全軸データ３３を受信するパラメータ受信
処理を行う（ステップ８２Ｓ）。長周期全軸データ３３
の内容であるパラメータ変更等をサーボアンプ８−１〜
８−５にて変更処理を行う（ステップ８３Ｓ）。サーボ
アンプ８−１〜８−５からＮＣ装置１へ長周期各軸デー
タ３４を送信するモニターデータ送信処理を行う（ステ
ップ８４Ｓ）。ＮＣ装置１では長周期各軸データ３４を
受信する長周期データ送信処理を行う（ステップ８４Ｎ
）。以上の一連の動作によって８ｍｓｅｃ割り込み処理
は終了する。

【００２２】次に、１ｍｓｅｃ割り込み処理に移行して
ＮＣ装置１においてサーボの制御対象としての指令信号
を作成する位置指令作成処理を行う（ステップ１１１Ｎ
）。ＮＣ装置１からサーボアンプ８−１〜８−５へ短周
期全軸データ３６を送信する短周期データ送信処理を行
う（ステップ１１２Ｎ）。サーボアンプ８−１〜８−５
においては短周期全軸データ３６を受信する短周期受信
処理４３ｃである位置データ受信処理を行う（ステップ
１１２Ｓ）。その後、サーボ制御を行ってモータ１４−
１〜１４−５に電流を流して位置制御を１ｍｓｅｃ毎に
位置制御処理を行う（ステップ１１２）。サーボアンプ
８−１〜８−５からＮＣ装置１へ短周期各軸データ３７
を送信する位置データ送信処理を行う（ステップ１１３
Ｓ）。ＮＣ装置１において短周期各軸データ３７を受信
する短周期データ受信処理を行う（ステップ１１３Ｎ）
。サーボの制御対象である位置の座標更新を上記短周期
各軸データ３７の内容に基ずき行う（ステップ１１４Ｎ
）。以上の一連の動作によって１ｍｓｅｃ割り込み処理
は終了する。尚、ＮＣ装置１で短周期全軸データ３５を
作成してサーボアンプ８−１〜８−５へ送信し、かかる
指令内容を実行して短周期各軸データ３６ａ〜３６ｅを
ＮＣ装置１へ送信して次の位置指令を更新するまでに３
ｍｓｅｃを要する。

【００２３】従って、送信側の位置指令等の情報は短周
期側が実行しているため位置指令の情報は１ｍｓｅｃで
更新される。このため、例えばスキップ停止機能の場合
、位置停止が最大１ｍｓｅｃの遅れでのみで済惰走が比
較的小さくなり停止位置のバラツキを減少する。

【００２４】上記実施例ではサーボアンプ８−１〜８−
５が位置制御以降を担当するとしているが速度制御、電
流制御、ＰＷＭ制御、ベースアンプ等以降を担当しても
良いことは明白である。又、伝送路の形態としては例え
ば、図７に示す様なマルチドロップ接続や図８に示す様
なリング接続でも可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、制御対
象をサーボ駆動させるサーボアンプと、サーボアンプへ
の指令を作成する指令制御手段と、上記指令制御手段と
サーボアンプ間の情報を伝送する伝送路を複数有する複
数伝送路手段とを有し、上記複数伝送路手段は各伝送路
の通信周期がそれぞれ異なるようにしたので情報伝送量
が多くても速応性のある制御ができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるサーボ機構への情報伝送装置の
一実施例を示す構成図である。

【図２】この発明によるサーボ機構への情報伝送装置に
おけるデータの配列を示す全体図である。

【図３】この発明によるサーボ機構への情報伝送装置に
おけるデータの配列を示す部分図である。

【図４】この発明によるサーボ機構への情報伝送装置に
おける動作を説明する動作説明図である。

【図５】この発明によるサーボ機構への情報伝送装置の
一実施例によるＮＣ装置の動作を示すフローチャートで
ある。

【図６】この発明によるサーボ機構への情報伝送装置の
一実施例によるサーボアンプの動作を示すフローチャー
トである。

【図７】この発明によるサーボ機構への情報伝送装置の
他の実施例を示す構成図である。

【図８】この発明によるサーボ機構への情報伝送装置の
他の実施例を示す構成図である。

【図９】従来のサーボ機構への情報伝送装置を示す構成
図である。

【図１０】従来のサーボ機構への情報伝送装置における
データの配列を示す図である。

【図１１】従来のサーボ機構への情報伝送装置における
動作を説明する動作説明図である。

【図１２】従来のサーボ機構への情報伝送装置の動作を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１　　指令制御手段 ７　　複数路伝送手段 ８−１〜８−Ｎ　　サーボアンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　制御対象をサーボ駆動させるサーボア
   ンプと、サーボアンプへの指令信号を作成する指令制御
   手段と、上記指令制御手段とサーボアンプ間の情報を伝
   送する伝送路を複数有する複数伝送路手段とを有し、上
   記複数伝送路手段は各伝送路の通信周期がそれぞれ異な
   ることを特徴とするサーボ機構への情報伝送装置。