JPH0490011A - サーボ制御システム - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、サーボモータを駆動制御するサーボ制御シス
テムに係り、特にサーボドライバを電流制御部と位置制
御部とにそれぞれ分離したサーボ制御システムに関する
。

〔従来技術〕

工作機械又は自動化装置を制御する数値制御装置又は位
置決め装置等では、各軸の位置決めを行うものとしてサ
ーボモータが利用されている。

このサーボモータの駆動を制御するために従来は各サー
ボモータ毎に、それに応じた出力定格のサーボドライバ
及びこのサーボドライバを制御するための位置制御部が
設けられている。以下、このサーボドライバと位置制御
部とをサーボ制御手段とし、サーボモータとこのサーボ
制御手段とが一体となったものをサーボ制御システムと
する。

以下、図面を用いて従来のサーボ制御システムを説明す
る。第９図は従来のサーボ制御システムの概略構成を示
す図である。

サーボモータ７は例えば交流駆動型のＡＣサーボモータ
である。サーボモータ７には、その現在位置をアブソリ
ュートに検出するための位置センサ８及び現在速度を検
出するための速度センサ（パルスジェネレータ）９が結
合されている。これらの各センサの出力Ｐ１及びＦ５は
位置センサ変換回路６４及び速度センサ変換回路（Ｆ／
Ｖ変換器）６３によって位置データＰ２及び速度データ
Ｆ４に変換され、位置制御部５】−及び速度制御部６１
に出力される。さらに、サーボモータ７として同期型サ
ーボモータを使用する場合は、位置センサ変換回路６４
は位置センサ８の出力Ｐ１から界磁の切換位置を制御す
るための位相信号Ｐ３を電流制御部６２に出力する。

位置制御系５は位置制御部５１とＤ／Ａ変換器５２とか
ら構成される装 置制御部５１は図示していない上位のコントローラから
サーボモータフの目標位置を示す位置指令データＦＯを
入力すると共に、サーボモータ７の現在位置を示す上記
位置データＰ２とを入力する。位置制御部５１は位置指
令データＦＯと位置データＰ２との間の偏差を求め、そ
の位置偏差に応じた速度指令信号Ｆ１をＤ／Ａ変換器５
２に出力する。Ｄ／Ａ変換器５２は位置制御部５１から
の速度指令信号Ｆ１をアナログの速度指令信号Ｆ３に変
換してサーボドライバ６に出力する。

サーボドライバ６は速度制御部６１、電流制御部６２、
速度センサ変換回路６３及び位置センサ６４から構成さ
れる。

速度制御部６１はＤ／Ａ変換器５２からの速度指令信号
Ｆ３とサーボモータフの現在速度を示す速度信号Ｆ４と
を入力する。速度制御部６１は速度指令信号Ｆ３と速度
信号Ｆ４との偏差を求め、この速度偏差に応じたサーボ
モータ７のトルク信号（電流指令信号）Ｔｌを電流制御
部６２に出力する。

電流制御部６２は３相のＰＷＭ信号によってパワートラ
ンジスタを駆動し、サーボモータフの各相（Ｕ相、■相
、Ｗ相）に駆動電流を供給する。

このとき、電流検出アイソレータＣＴによってＵ相及び
Ｖ相の電流値の電流フィードバック信号Ｔ３が電流制御
部６２にフィードバックされる。電流制御部６２は、各
相のトルク信号（電流指令信号）Ｔｌと各相の電流フィ
ードバック信号Ｔ３との偏差を増幅して駆動電流をサー
ボモータフに出力する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のようなサーボ制御システムにおいて、サーボモー
タフには、それに応じた出力定格のサーボドライバ６を
設ける必要があり、サーボモータ７を交換した場合には
サーボドライバ６もサーボモータ７の定格に応じて同時
に交換しなければならない。その場合、位置制御系５が
サーボドライバ６と一体に設けられている場合は、サー
ボドライバ６のみならず位置制御系５も一緒に交換しな
ければならなかった。

また、一般には、各サーボモータ７毎に位置制御系５と
サーボドライバ６をそれぞれ設けるのが普通であるから
、複数の軸（サーボモータ）を同時に制御する必要のな
い場合であっても、各軸のサーボモータ毎に個別の位置
制御系５及びサーボドライバ６が存在し、コスト的にも
無駄であり、システム全体が大型化するという問題があ
った。

このような問題は、位置制御系５とサーボドライバ６と
を分離できるように構成することにより解決することが
できる。

しかし、上述のようなサーボ制御システムにおいては、
位置制御系５とサーボドライバ６との間を単に分離する
場合、それらの間をせいぜい着脱可能なケーブルで個別
に接続し、着脱可能な構成とすることができるにすぎな
い。それではケーブルコネクタの数やサイズが合わない
機器間では取り付けできないので、汎用性に欠けるとい
う問題がある。

また、この汎用性を考慮すると、単に着脱可能なケーブ
ルで接続するのではなく、Ｒ８２３２Ｃ等の規格化され
た通信回線で接続するのが好ましい。しかし、そのよう
な通信回線は片方向通信であるため、速度指令信号をサ
ーボドライバ側に送信できるだけであり、サーボドライ
バ側の必要な情報、例えば定格データや故障データその
他のデータを位置制御系５ひいては更に上位のコントロ
ーラ側に送ることはできなかった。そのため、異なる定
格のサーボモータによって位置制御系５を共用したり、
サーボドライバの状態をモニタしたりすることはできず
、分離による利便を享受することはできない。従って、
単純な分離では余り意味がない。

さらに、位置制御系５とサーボドライバ６（速度制御部
６１）との間を分離できるからといって、両者間の距離
を大きくすることは、類似の制御系を分離することとな
り、好ましくない。一方、電流制御部６２は他の制御系
に比べて高電圧電流を制御している関係上、サーボモー
タフに近接して配置するのが望ましいが、速度制御部６
１を有するサーボドライバ６をサーボモータ７等の機器
に近接配置すると、速度制御部６１がノイズ等の影響を
受は易くなるので、従来はサーボドライバ６とサーボモ
ータ７等とはある程度の距離をもって設置していた。

従って、位置制御系５と速度制御部６１とを分離し、サ
ーボドライバ側６とサーボモータ７との間の距離を隔て
て配置することは、本来のサーボ制御システムの構成と
しては望ましいものでなかった・ 本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、サーボ
制御システムの適切な箇所において制御系を有効かつ適
切に分離することができるようにしたサーボ制御システ
ムを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のサーボ制御システムは、サーボモータと、速度
指令信号に基づいて前記サーボモータに駆動電流を供給
する電流制御手段と、位置指令信号及び前記サーボモー
タの現在位置及び速度を表す信号を入力し、これらの信
号に基づいて前記速度指令信号を前記電流制御手段に出
力する位置速度制御手段と、前記電流制御手段と前記位
置速度制御手段との間で、両者間のデータ伝送を双方向
の通信回線で行う通信手段とを具備したものである。

〔作用〕

電流制御手段と位置制御手段との間に通信手段を設けた
ため、電流制御手段と位置制御手段とが分離され、通信
手段を介して相互接続される構成となっている。従って
、高い電流電圧を制御する電流制御手段をサーボモータ
に近接配置する一方で、位置及び速度制御系を有する位
置速度制御手段をサーボモータとある程度の距離をもっ
て設置できるので、位置速度制御手段が電流制御手段で
発生するノイズ等の影響を受けることがなくなる。

電流制御手段と位置制御手段との間のデータ伝送を双方
向の通信回線で行うようにしたので、電流制御手段の制
御パラメータ等を通信回線を介して上位コントローラで
読み取ることが可能となる。

従って、サーボモータの容景が変わった場合、電流制御
手段の制御パラメータ等を上位コントローラで読み取り
、それをサーボモータの定格に合わせて変更してやるだ
けで、どのような定格のサーボモータにも対応できるよ
うになる。

また、電流制御手段と位置制御手段とを分離したことに
よって、１個の電流制御手段に対して複数個のサーボモ
ータを設けることができるので、それらを切換手段によ
って切換えて駆動制御できるようになる。

さらに、電流制御手段と位置制御手段とを分離したこと
によって、サーボモータと電流制御手段とからなる組を
複数個設けて位置速度制御手段と電流制御手段との間を
通信手段によってそれぞれマルチポイント接続できるの
で、複数個のサーボモータを同時に制御できるようにな
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に従って詳細に説明す
る。

第１図は本発明のサーボ制御システムの一実施例を示す
図である。

サーボモータ３は例えば同期型のＡＣサーボモータであ
る。サーボモータ３には、その現在位置をアブソリュー
トに検出するための位置センサ４が結合されている。こ
の位置センサ４としては、例えば特開昭５７−７０４０
６号公報に示されたような誘導型の位相シフト型位置セ
ンサを使用し、その出力Ｐ１を位置センサ変換回路１４
に入力し、デジタルの位置データＰ２に変換する。

上位コントローラ１０は位置制御部１１に接続されてお
り、サーボモータ３の目標位置を示す位置指令データＦ
Ｏを位置制御部１１に出力する。

また、上位コントローラ１０はシリアル通信インターフ
ェイス１３に接続され人おり、各種データＤ１を出力す
る。

位置速度制御系１は位置制御部１１と、速度制御部１２
と、シリアル通信インターフェイス１３と、位置センサ
変換回路１４と、速度演算部１５とから構成される装 置制御部１１は上位コントローラ１０及び位置センサ変
換手段１４に接続されており、サーボモータ３の目標位
置を示す位置指令データＦＯとサーボモータ３の現在位
置を示す位置データＰ２を入力する。

位置制御部１１は速度制御部１２に接続されており１位
置指令データＦＯと位置データＰ２との間の偏差を求め
、その位置偏差に応じた速度指令信号Ｆ１を速度制御部
１２に出力する。なお、位置センサ変換回路１４は位置
センサ４の出力Ｐ１からサーボモータ３の界磁の切換位
置を制御するための位相信号Ｐ３を生成し、シリアル通
信インターフェイス１３に出力している。

速度制御部１２は位置制御部１１及び速度演算部１５及
びシリアル通信インターフェイス１３に接続されおり１
位置制御部１１からの速度指令信号Ｆ１とサーボモータ
３の現在速度を示す速度信号Ｆ２とを入力する。速度信
号Ｆ２は位置センサ変換回路１４の位置データＰ２を速
度演算部１５によって変換したものである。速度演算部
１５は位置センサ変換手段１４の位置データＰ２を入力
し、所定の単位時間当たりの位置データＰ２の変化量に
基づき、デジタル演算によりサーボモータの速度を算出
する。

速度制御部１２はシリアル通信インターフェイス１３に
接続されており、速度指令信号Ｆ１と速度信号Ｆ２との
偏差を求め、この速度偏差に応じたサーボモータ３のト
ルク信号（電流指令信号）Ｔ１をシリアル通信インター
フェイス１３に出力する。

シリアル通信インターフェイス１３は上位コントローラ
１０、速度制御部１２及び位置センサ変換手段１４に接
続されており、上位コントローラ１０からの各種データ
Ｄ１、トルク信号Ｔ１及び位相信号Ｐ３を通信回線を介
して電流制御系２のシリアル通信インターフェイス２１
に伝送する。

シリアル通信インターフェイス１３とシリアル通信イン
ターフェイス２１との間は双方向の通信回線で接続され
ており、上位コントローラ１０からの各種データＤ１及
び電流制御系２内で生成したデータＤ２は上位コントロ
ーラ１０と電流制御系２との間で相互にやりとりされる
。

電流制御系２はシリアル通信インターフェイス２１と電
流制御部２２とから構成される。

シリアル通信インターフェイス２１は位置速度制御系１
のシリアル通信インターフェイス１３及び電流制御部２
２に接続されており、トルク信号Ｔ１及び位相信号Ｐ３
をシリアル通信インターフェイス１３から受信し、トル
ク信号Ｔ２及び位相信号Ｐ４として電流制御部２２に出
力するとともに、電流制御部２２内の制御状態を示すス
ティタス信号等の各種データＤ２をシリアル通信インタ
ーフェイス１３に送信する。

電流制御部２２はシリアル通信インターフェイス２１及
びサーボモータ３に接続されており、トルク信号Ｔ２及
び位相信号Ｐ４を入力し、それに基づいて３相のＰＷＭ
信号を生成してパワートランジスタを駆動し、サーボモ
ータ３の各相（Ｕ相、■相、Ｗ相）に駆動電流を供給す
る。このとき、電流検出アイソレータＣＴによってＵ相
及び■相の電流値の電流フィードバック信号Ｔ３が電流
制御部２２にフィードバックされる。電流制御部２２は
、各相のトルク信号（電流指令信号）Ｔ２と各相の電流
フィードバック信号Ｔ３との偏差を増幅して駆動電流を
サーボモータ３に供給する。

また、シリアル通信インターフェイス２１と電流制御部
２２との間はデータ線で接続されており。

両者間で各種データのやりとりが行えるようになってい
る。

電流制御部２２は、サーボモータのオーバーロード、電
源電圧低下、過電流、過電圧及びオーバーヒート等の制
御状態検出する機能を有しており、また、これらの制御
状態を示すサーボスティタス信号と、電流アンプの定格
を示すＩＤコードと、制御対象となるサーボモータの定
格を示すモータ定格コード等の各種データを格納するメ
モリを有する。電流制御部２２内のメモリに格納されて
いるデータは、必要に応じて上記データＤ２として、デ
ータ線及びシリアル通信インターフェイス２１及び１３
を介して上位コントローラ１０に送信される。なお、モ
ータ定格コードは上記メモリ内にテーブルとして記憶さ
れている。従って、通信回線を介して接続されるサーボ
モータの定格に応じたテーブル番号を選択することによ
って、電流制御部２２は定格の異なるサーボモータを制
御できるようになる。これによって、サーボモータを交
換した場合でもテーブル番号を変更するだけで電流制御
部をそのサーボモータに応じた制御系に変更することが
できる。

次に、本実施例の動作を説明する。

まず、第１図のようなサーボ制御システムを構成したら
、サーボモータ３の定格を示すテーブル番号のデータＤ
１を上位コントローラ１０からシリアル通信インターフ
ェイス１３を介して、電流制御系２側のシリアル通信イ
ンターフェイス２１に送信する。送信されてきたテーブ
ル番号データはシリアル通信インターフェイス２１によ
って電流制御部２２に送信される。これによって、電流
制御部２２ではサーボモータ３の定格を特定し、サーボ
モータ３の定格に応じた電流制御部として機能する。

上位コントローラ１０はサーボモータ３の目標位置を示
す位置指令データＦＯを位置制御部１１に出力する。位
置制御部１１は位置指令データＦＯ及び位置データＰ２
に基づいた速度指令信号Ｆ１を速度制御部１２に出力す
る。速度制御部１２は速度指令信号Ｆ１及び速度信号Ｆ
２に応じたトルク信号（電流指令信号）Ｔｌをシリアル
通信インターフェイス１３に出力する。

シリアル通信インターフェイス１３とシリアル通信イン
ターフェイス２１との間で送信が行われ、シリアル通信
インターフェイス２１から電流制御部２２に対してトル
ク信号Ｔ２及び位相信号Ｐ４が出力される。電流制御部
２２はトルク信号Ｔ２、電流フィードバック信号Ｔ３及
び位相信号Ｐ４に基づいてサーボモータ３の駆動電流を
制御する。

サーボモータ３に結合された位置センサ４の出力Ｐ１は
位置速度制御系１にフィードバックされる。

サーボ制御システムは以上の動作を繰り返して、サーボ
モータ３の回転を制御する。

この制御の途中で、オーバーロード、電源電圧低下、過
電流、過電圧及びオーバーヒート等の異常が発生した場
合、これらの制御状態を示すスティタス信号のデータが
電流制御部２２からシリアル通信インターフェイス２１
に送信される。このスティタス信号のデータはシリアル
通信インターフェイス１３を介して上位コントローラ１
０に送信される。上位コントローラ１０はこのスティタ
ス信号のデータを受け、スティタス信号の種類に応じた
処理を行う。

サーボモータ３を定格の異なるサーボモータに変更する
場合は、変更後のサーボモータの定格を示すテーブル番
号を電流制御部２２に送信してやるだけで、電流制御部
２２は変更後のサーボモータに応じた電流制御を行うこ
とができる。

第２図は第１図の位置センサ４の一例である誘導型の位
相シフト型位置センサからなるアブソリュート型の位置
センサを示す図である。尚、この位置センサ４の詳細に
ついては特開昭５７−７０４０６号公報にて公知なので
、ここでは簡単に説明する。

位置センサ４は、複数の極Ａ−Ｄが円周方向に所定間隔
（−例として９０度）で設けられたステータ２３と、各
極Ａ−Ｄによって囲まれたステータ２３の空間内に挿入
されたロータ２４とを備えている。

ロータ２４は、回転角度に応じて各極Ａ−Ｄのりラフタ
ンスを変化させる形状及び材質からなり、−例として偏
心円筒形である。ステータ２３の各極Ａ−Ｄには、１次
コイルＩＡ〜ＩＤ及び２次コイル２Ａ〜２Ｄがそれぞれ
巻回されている。そして、半径方向で対向する２つの極
Ａと極Ｃの第１の対及び極Ｂと極りの第２の対は差動的
に動作するようにコイルが巻かれて、かつ差動的なりラ
フタンス変化が生じるように構成されている。

第１の極の対Ａ及びＣに巻かれている１次コイルＩＡ及
びＩＣは、正弦信号ｓｉｎωｔで励磁され、第２の極の
対Ｂ及びＤに巻かれている１次コイルＩＢ及びＩＣは余
弦信号ｃｏｓωｔで励磁されている。その結果、２次コ
イル２Ａ〜２Ｄからは、それらの合成出力信号Ｙが得ら
れる。この合成出力信号Ｙは、基準信号となる１次交流
信号（１次コイルの励磁信号）ｓｉｎωを又はｃｏｓω
ｔに対して、ロータ２４の回転角度θに応じた電気的位
相角度だけ位相シフトした信号Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ−θ）
である。

従って、上述のような誘導型の位相シフト型位置センサ
を用いる場合には、１次交流信号ｓｉｎωを又はｃｏｓ
ωｔを発生する交流信号発生手段と、合成出力信号Ｙの
電気的位相ずれθを測定しロータの位置データを算出す
る位相差測定手段とを備える必要がある。この１次交流
信号発生手段と位相差測定手段とは位置センサ変換手段
１４の中に設けられる。

第３図は第１図の位置センサ変換手段１４の一例を示す
図である。位置センサ変換手段１４においては、所定の
高速クロックパルスＣＰをカウンタ２６でカウントし、
このカウンタ２６の出力に基づいてサイン・コサイン信
号発生手段２７で正弦信号ｓｉｎωを及び余弦信号ｃｏ
ｓωｔをそれぞれ発生する。サイン・コサイン信号発生
手段２７の出力は前述のように１次コイルＩＡ〜ＩＤ及
び２次コイル２Ａ〜２Ｄのそれぞれに印加される。

２次コイル２Ａ〜２Ｄの合成出力信号Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ
−θ）は、ゼロクロス検出手段２８に与えられる。ゼロ
クロス検出手段２８は合成出力信号Ｙの電気位相角がゼ
ロのタイミングに同期してパルスＬを出力する。パルス
Ｉ、はラッチ回路２９のラッチパルスとして使用される
。従って、ラッチ回路２９がパルスＬの立ち上がり応じ
てカウンタ２６のカウント値をラッチする。カウンタ２
６のカウント値が一巡する期間と正弦信号ｓｊｎωｔの
１周期とを同期させる。すると、ラッチ回路２９には基
準交流信号ｓｉｎωｔと合成出力信号Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ
−θ）との位相差θに対応するカウント値がラッチされ
ることとなる。従って、ラッチされた値がデジタルの位
置データＤθとして出力される。尚、ラッチパルスＬは
タイミングパルスとして適宜利用することもできる。

また、ラッチ回路２９にラッチされた値のうちサーボモ
ータの一回転内の絶対位置を示す値がデジタルの位相デ
ータＰ３として出力され、界磁の切換位置制御に利用さ
れる。

尚、第２図のような位相シフト型位置センサの合成出力
信号Ｐ１はサーボモータの絶対位置を信号の位相差とし
ているので、ノイズの影響を受けにくいという特徴を有
する。従って、第１図のように、位置センサ４から位置
速度制御系１に対して合成出力信号Ｐ１をフィードバッ
クする場合、通信回線を使用せずに、直接フィードバッ
クしても、ノイズ等の影響を受けないので、さしつかえ
ない。但し、位置センサ４の合成出力信号Ｐ１をシリア
ル通信インターフェイス等の通信回線を用いてフィード
バックしてもよい。

なお、第２図及び第３図は一回転の範囲をアブソリュー
トで検出するものであるが、このようなアブソリュート
センサを複数個組み合わせて多回転にわたってアブソリ
ュート位置を検出するようにするとよい。

第４図は本発明のサーボ制御システムを用いて複数のサ
ーボモータを切り換えて制御する場合の実施例を示す図
である。第４図において第１図と同じ構成のものには同
一の符号が付しであるので、その説明は省略する。

本実施例が第１図のものと異なる点は複数のサーボモー
タ３ａ、３ｂ〜３ｎを軸切換ユニット２０に接続し、３
相（Ｕ相、■相、Ｗ相）の駆動電流及び位置センサ用の
正弦信号、余弦信号、合成出力信号を軸切換ユニット２
０で切り換えて交互に駆動するようにした点である。

軸切換ユニット２０は電流制御部２２、位置センサ変換
手段１４、上位コントローラ、サーボモータ３ａ、３　
ｂ　−３ｎ及び位置センサ４ａ、４ｂ〜４ｎにそれぞれ
接続されており、上位コントローラ１０からの軸切換信
号ｃｈに応じて、駆動電流を各サーボモータ３ａ、３ｂ
〜３ｎに、位置センサ用の信号を各位置センサ４ａ、４
ｂ〜４ｎに、それぞれ切換えて接続する。従って、上位
コントローラ１０の軸切換信号ｃｈに応じてサーボモー
タ３ａ、３　ｂ　〜３　ｎ及び位置センサ４ａ、４ｂ〜
４ｎの一組が位置速度制御系１及び電流制御系２に選択
的に接続され、それぞれのサーボ制御ループを形成する
。

即ち、軸切換えユニット２０は、各サーボモータ３ａ、
３　ｂ　〜３　ｎ及び各位置センサ４ａ、４ｂ〜４ｎの
それぞれに対応して設けられたスイッチング素子を有し
ており、１組のサーボモータ及び位置センサに対応した
スイッチング素子のみを選択的に導通させることにより
、１組のサーボモータ及び位置センサのみを制御ループ
に選択的に接続する。

この時、サーボモータ３ａ、３ｂ〜３ｎの全ての定格が
同じ場合はサーボモータの定格を示すテーブル番号は一
定のまま切換え制御だけを行えばよい。また、各サーボ
モータ３ａ、３ｂ〜３ｎの定格がそれぞれ異なる場合に
は、そのサーボモータを制御する前に通信回線を介して
そのサーボモータの定格を示すテーブル番号を送信して
やれば、１つの電流制御系２で容量の異なるサーボモー
タを順次切換えて制御することができる。

第５図は本発明のサーボ制御システムを用いて複数のサ
ーボモータを同時に制御する場合の実施例を示す図であ
る。第５図において第１図と同じ構成のものには同一の
符号が付しであるので、その説明は省略する。

本実施例が第１図のものと異なる点はサーボモータの駆
動電流を制御する電流制御系２Ｘ、２Ｙ。

２Ｚを複数設け、これらの間を通信回線でマルチポイン
ト接続し、各電流制御系２Ｘ、２Ｙ、２Ｚにサーボモー
タ３ｘ、３Ｙ、３Ｚをそれぞれ接続した点である。即ち
、本実施例では、サーボモータと、位置センサと、電流
制御系とからなる組を複数個設け、これらのシリアル通
信インターフェイス２１Ｘ、２１Ｙ及び２１Ｚと位置速
度制御系１のシリアル通信インターフェイス１３とをマ
ルチポイント接続とした。また、本実施例も第１図及び
第４図の実施例と同様に、位置センサ４Ｘ、４Ｙ及び４
ｚの出力ｐｘ、ｐｙ及びＰＺを位置センサ変換手段１４
に直接取り込むようにしている。

位置速度制御系１では、位置制御動作及び速度制御動作
を各軸毎にそれぞれ行い、シリアル通信インターフェイ
ス１３では各軸のデータを送受信する。

シリアル通信インターフェイス１３から各電流制御系の
シリアル通信インターフェイス２１Ｘ、２１Ｙ、２１ｚ
に対して、トルク信号Ｔ１、位相データＰ３及び各種デ
ータＤ１を同時に送信することができ、サーボモータ３
Ｘ、３Ｙ及び３ｚを同時に制御することか可能となる。

各電流制御部２２Ｘ、２２Ｙ、２２Ｚは送信されてきた
データが自局に対するデータであるかどうかを判別し。

自局に対するデータの場合にはそれを読み取り、そのデ
ータに応じた制御を行う。例えば、サーボモータの駆動
に関するデータの場合は、そのデータに基づいて駆動電
流をサーボモータに供給する。

また、サーボモータの定格を示すテーブル番号が送信さ
れてきた場合は、そのテーブル番号に応じて電流制御部
２２の駆動電流がそのサーボモータの定格に応じたもの
に変更される。

本実施例のようにサーボモータと電流制御系とからなる
組を複数個設け、位置・速度制御系は共通とし、それら
の間の通信回線をマルチポイント接続とすることによっ
て、複数のサーボモータを同時に制御することができる
。

第９図のような従来のサーボ制御システムでは、位置制
御系５と速度制御部６１との間の応答速度は数ｍ　ｓ　
ｅ　ｃのオーダーであり、速度制御部６１と電流制御部
６２との間の応答速度は数十μｓｅＣのオーダーである
。即ち、位置制御系５とサーボドライバ６との間の応答
速度は、速度制御部６１と電流制御部６２との間の応答
速度よりも十分遅くてもよい。故に、位置制御系５とサ
ーボドライバ６との間を分離し、その間をＲ５２３２Ｃ
等の通信回線で接続し、位置制御系５の速度指令信号を
速度制御部６１に送信することが可能である。

しかしながら、Ｒ３２３２Ｃ等の通信回線は、速度制御
部６１と電流制御部６２との間に要求される＋μｓｅｃ
程度の応答速度を満足していないので、Ｒ８２３２Ｃ等
の通信回線を第１図のシリアル通信インターフェイス１
３及び２１に適用することはできない。

また、Ｒ３２３２Ｃ等の通信プロトコルは、７又は８ビ
ットのデータを１つのキャラクタ情報に対応させて通信
する方式なので、次のような問題もある。

第１に、データ形式がバイナリ数のようなビット単位の
情報なので、データ自身と通信制御用のコード（キャラ
クタ）との区別ができない場合が発生して、一般的にデ
ータのビット透過性が保証されない。

第２に、シリアル通信の線路をマルチポイント接続した
場合、各接続点における局を指定する制御コードが必要
となるが、上述の同様にビット透過性が悪いためにデー
タ部と制御コード部とを識別できない。

第３に、速度制御部６１と電流制御部６２との間では、
数値データのみが送信できればよいので、キャラクタ情
報を送信し、それを数値データに変換するという無駄な
処理を行なわなければならない。

一方、ＨＤＬＣ（Ｈｉｇｈ　　Ｌｅｖｅｌ　　Ｄａｔａ
　　Ｌｉｎｋ　　Ｃｏｎｔｒｏｌ）に代表される通信方
式は、データのビット透過性が保証され、局指定機能も
有しているので、速度制御部６１と電流制御部６２との
間の通信方式として、採用することは可能である。

しかし、このＨＤＬＣは連続する１１１　Ｈの数とフラ
グシーケンスとを制御して送受信、及びそれぞれのデー
タのエンコード及びデコードを行なわなければならない
ため、それらの機能を満足するためのハードウェアが複
雑かつ高価となり、通信のためのハードウェアも大規模
なものとなり、コスト的にも第１図のようなサーボ制御
システムへ適用するには不向きである。

そこで、本実施例では、コスト的にも安価で単純なハー
ドウェアで構成され、データを晶速に送信できる新規な
シリアル通信方式を採用している。

以下、このシリアル通信方式について説明する。

第６図は本発明実施例のサーボ制御システムの通信方式
で用いる送受信データの概略構成を示す図である。第６
図（ａ）は送信されるフレームの順序を、第６図（ｂ）
はそのフレームの一単位の構成を、第６図（ｃ）は親局
から送信されるスタートフレームＳＦの構成を、第６図
（ｄ）は子局から送信されるスタートフレームＳＦの構
成をそれぞれ示す図である。

本実施例のデータ伝送の速度は２Ｍｂｐｓ（クロック周
波数３２　Ｍ　Ｈｚの時）であり、伝送フォーマットは
ＮＲＺであり、通信方式は非同期の全二重モードである
。

親局と子局の間で１回の伝送で送信されるフレーム数は
５１個のスタートフレームＳＦと、これに続く８個のデ
ータフレームＩＦ〜８Ｆである。

以下、本実施例では、データフレームの長さ（データ長
）が８フレームの場合について説明するが、このデータ
長は予め通信システムを構成する際に。

マイクロプロセッサ（ＣＰ　Ｕ）又は外部スイッチによ
って、例えば２フレーム、４フレーム、８フレーム、１
６フレーム等のようにシステムの大きさに応じて任意の
長さに切換えらおるようにする。

そして、−度データ長を設定したら、そのデータ長で通
信が行われる。

スタートフレームＳＦ及びデータフレームＩＦ〜８Ｆは
共に１１ビット構成である。スタートフレームＳＦ及び
データフレームＩＦ〜８Ｆの最初の１ビットは、フレー
ムの開始を示すためのスタートビットＳＢであり、具体
的にはハイレベル″１′″がセットされる。従って、デ
ータとデータとの間、即ちデータフレーム８Ｆと、次の
データのスタートフレームＳＦとの間にはローレベル１
１０″″がセットされる。

このスタートビットＳＢの次には、８ビットからなるデ
ータビット部Ｂ　Ｏ−８７が設けられる。データフレー
ムＩＦ〜８Ｆのデータビット部ＢＯ〜Ｂ７には、各種の
データを示すビットがセットされるが、スタートフレー
ムＳＦのデータビット部ＢＯ〜Ｂ７には次のようなデー
タがセットされる。

即ち、スタートフレームＳＦのデータビット部ＢＯ−８
７には、少なくとも１つの局アドレスがセットされる。

親局が子局に対してデータを送信する場合は、データビ
ット部ＢＯ〜Ｂ７の最初の３ビットＢＯ，Ｂ１及びＢ２
に、送信先の局アドレスを示すビットＳＯ，ＳＬ及びＢ
２がセットされる。また、親局が子局に対してデータの
送信を要求する場合は、次の３ビットＢ３、Ｂ４及びＢ
５に、送信の要求される送信要求先の局アドレスを示す
ビットＲＯ，Ｒ１及びＲ２がセットされる。

逆に子局が親局に対してデータを送信する場合は、最初
の３ビットＢＯ１Ｂ１及びＢ２に、自動のアドレスを示
すビットＡＯ１Ａ１及びＡ２がセットされる。このよう
なスタートフレームＳＦを親局と子局との間で送受信す
ることによって、親局と子局をマルチポイント接続する
ことが可能となる。

このデータビット部ＢＯ−Ｂ７の次には、フレームの種
類を判別するための１ビットからなる判別ビットＤＢが
設けられる。即ち、フレームの種類がスタートフレーム
ＳＦの場合はハイレベル“１”がセットされ、データフ
レームＩＦ〜８Ｆの場合はローレベルＩＩ　ＯＮがセッ
トされる。従って、この判別ビットを受信側で判別する
ことによって、フレームがスタートフレームＳＦなのか
、データフレームＩＦ〜８Ｆなのかを判別することがで
きる。

この判別ビットＤＢの次には、１ビットからなるパリテ
ィビットＰＢが設けられる。このパリティビットＰＢは
データビット部ＢＯ−８７のハイレベル１１１　Ｉ＋の
数が偶数個の場合にハイレベル“１″がセットされる。

図示していないが、スタートフレームＳＦの前には１フ
レーム長又は２フレーム長のアイドル信号を乗せること
ができる。このアイドル信号は、ハイレベル″１”と、
ローレベルＩＩ　Ｏ）ｊとが交互に繰り返される信号の
ことであり、受信側ではこのアイドル信号のパターンが
正常に送信されたがどうかによって、通信回線の不良を
検出する。即ち、伝送フォーマットがＮＲＺの場合は、
二のようなアイドルフレームはデユーティ５０パーセン
トの正確な矩形波である。従って、通信線に断線、短絡
、ノイズ混入等の異常が生じれば、正確なアイドル波形
に変化が生じるので、その変化をハード的に検出すれば
通信線の異常を容易に検出することができる。

第７図は第１図のシリアル通信インターフェイス１３及
び２１の構成を示す図である。

クロック分周器３１は３２ＭＨｚのクロックを入力し、
３２ＭＨ２のクロック、位相反転した３２　Ｍ　Ｈｚの
クロック、シリアル通信インターフェイス内の各ロジッ
ク駆動用の２　Ｍ　Ｈｚのクロック及び所定周波数のタ
ロツクＡＣＫ及びＢＣＫを出力する。

デジタルフィルタ３２はクロック分周器３１、シフトク
ロック発生回路３３及びセレクトスイッチ３４に接続さ
れ、３２ＭＨｚタロツク及び第６図のフレームで構成さ
れた受信データＤ１１（データＤ１に相当する）を入力
し、パルス割れ等を修正してシフトクロック発生回路３
３及びセレクトスイッチ３４に出力する。

シフトクロック発生回路３３はクロック分周器３１、デ
ジタルフィルタ３２．受信用シフトレジスタ３８及びラ
ッチタイミング信号発生回路３９に接続され、３２ＭＨ
ｚクロック及びデジタルフィルタ３２で修正された受信
データＤ１を入力し、レジスタのシフト用クロックを受
信用シフトレジスタ３８及びラッチタイミング信号発生
回路３９に出力する。

セレクトスイッチ３４はデジタルフィルタ３２、アイド
ル信号チエツク回路３５、スタートビット検出器３６、
アンド回路３７及びコントロールレジスタ７５に接続さ
れ、デジタルフィルタ３２で修正された受信データＤ１
を、コントロールレジスタ７５の出力に応してアイドル
信号チエツク回路３５に出力するか、スタートビット検
出器３６及びアンド回路３７に直接出力するかを選択的
に切換える。

アイドル信号チエツク回路３５はセレクトスイッチ３４
、スタートビット検出器３６及びアンド回路３７に接続
され、受信データＤ１の前に付加されたアイドル信号が
正常に受信されたかどうかをチエツクし、その結果をア
イドルチエツク結果信号ＩＤＥ、Ｌとしてシリアル通信
インターフェイスの外部（上位コントローラ１０又は電
流制御部２２）に出力するとともに、その受信データＤ
１をスタートビット検出器３６及びアンド回路３７に出
力する。このアイドルチエツク結果信号ＩＤＥＬによっ
て、通信回線が正常であるか否かを受信側は判断するこ
とができる。

スタートビット検出器３６はセレクトスイッチ３４、ア
イドル信号チエツク回路３５、アンド回路３７及びラッ
チタイミング信号発生回路３９に接続され、セレクトス
イッチ３４又はアイドルチエツク回路３５のいずれかか
ら受信データＤ１を入力し、そのデータを構成する各フ
レームＳＦ。

１Ｆ〜８Ｆの先頭に位置するスタートビットＳＢを検出
し、スタートビットＳＢを検出した時点で、内蔵カウン
タをリセットし、スタートビットＳＢに続くデータビッ
ト部ＢＯ−８７、判別ビットＤＢ及びパリティビットＰ
Ｂに対応する数（本実施例では１０）をカウントするま
での間、アンド回路３７にハイレベル“１”を出力する
。

アンド回路３７はセレクトスイッチ３４、アイドル信号
チエツク回路３５、スター１−ビット検出器３６及び受
信用シフトレジスタ３８に接続され、スタートビット検
出器３６からハイレベル゛′１″が出力されている間、
受信データＤ１をセレクトスイッチ３４又はアイドル信
号チエツク回路３５から受信用シフトレジスタ３８に出
力する。

即ち、スタートビット検出器３６及びアンド回路３７に
よって、受信データＤ１の各フレームＳＦ、ＩＦ〜８Ｆ
の中からスタートビットＳＢに続くデータビット部ＢＯ
−８７、判別ビットＤＢ及びパリティピットＰＢに対応
する１０ビット分が受信用シフトレジスタ３８に出力さ
れる。

受信用シフトレジスタ３８はシフトクロック発生回路３
３及びアンド回路３７に接続され、シフトクロック発生
回路３３のクロックによってアンド回路３７からの１０
ビット分のデータを格納する。また、受信用シフトレジ
スタ３８はラッチタイミング信号発生回路３９に接続さ
れ、各フレームＳＦ、ＩＦ〜８Ｆの判別ビットＤＢのデ
ータを出力する。さらに、受信用シフトレジスタ３８は
レジスタ４１に８ビット構成のバスで接続され、各フレ
ームのデータビット部ＢＯ−８７のデータをパラレルに
出力する。シリアル通信インターフェイスが子局に設け
られる場合は、受信用シフトレジスタ３８は局セレクト
デコーダ４０に接続され、フレームのデータビット部Ｂ
Ｏ−８５、即ち送信先局アドレスＳＯ，Ｓ１及びＳ２と
送信要求先アドレスＲＯ，Ｒ１及びＲ２のデータを出力
する。

尚、図示していないが、受信用シフトレジスタ３８には
パリティチエツク用のデコーダが接続され、受信データ
Ｄｌｌのパリティチエツクが行われる。

ラッチタイミング信号発生回路３９はシフトクロック発
生回路３３、スタートビット検出器３６、受信用シフト
レジスタ３８及びレジスタ４１に接続され、受信用シフ
トレジスタ３８に格納されている受信データＤｌｌがス
タートフレームＳＦなのか、データフレーム１Ｆ〜８Ｆ
なのかを判別ビットＤＢに基づいて判断し、フレームの
順番に応じたレジスタ４１の位置に受信データＤｌｌを
格納する。

また、ラッチタイミング信号発生回路３９はレジスタ４
１及び４２、シフトレジスタ４５に接続され、受信デー
タＤｌｌをそれぞれ転送するためのタイミング信号を出
力する。さらに、ラッチタイミング信号発生回路３９は
コントロールレジスタ７５に接続され、コントロールレ
ジスタ７５内の値に応じて第６図のフレーム構成（デー
タフレームの数）を任意に設定できる。即ち、本実施例
では、データフレームが８個の場合について説明してい
るが、データフレームが４個の場合にはこのコントロー
ルレジスタ７５の設定値を変更するだけで、４個のデー
タフレームに対応することができる。

レジスタ４１は受信用シフトレジスタ３８．ラッチタイ
ミング信号発生回路３９、アンド回路４７及びレジスタ
４２に接続され、ラッチタイミング発生回路３９からの
タイミングパルスによって、受信用シフトレジスタ３８
から各フレームのデータビット部ＢＯ−Ｂ７のデータを
パラレルに入力し、格納する。また、レジスタ４１はア
ンド回路４７に接続され、データの格納が終了したらハ
イレベル“１″をアンド回路４７に出力する。従って、
アンド回路４７の他方の入力がハイレベル１１１１１の
場合には、格納終了を示す読出可能信号ＲＸＲＤＹが外
部（上位コントローラ１０又は電流制御部２２）に出力
される。そして、レジスタ４１のデータはレジスタ４２
に転送され、続出可能状態となる。尚、レジスタ４１は
データビット部ＢＯ〜Ｂ７のデータを各フレームＳＦ、
ＩＦ〜８Ｆよりも１フレーム分多い１０個分（８Ｘ　１
０ビット）を格納するだけの容量を有する。これは、ス
タートフレームＳＦとデータフレームＩＦ〜８Ｆの合計
を偶数にするためである。

レジスタ４２はレジスタ４１と同じ容１（８Ｘ１０ビッ
ト）であり、レジスタ４１、ラッチタイミング信号発生
回路３９、出力バッファ４３及びフレームセレクタ４４
に接続される。レジスタ４２はラッチタイミング信号発
生回路３９からのタイミングパルスに応じて、レジスタ
４１内のデータを全て格納し、そのデータをフレームセ
レクタ４４及び出力バッファ４３にパラレルに同時に出
力する。

呂カバッファ４３はレジスタ４１と同じ容量（８Ｘ　１
０ビット）であり、レジスタ４２及びデコーダ７６に接
続され、フレームＩＦ〜８Ｆの中からデコーダ７６で指
定されたアドレスに対応するフレームのデータを外部デ
ータバスＤ２１を介して外部に出力する。

フレームセレクタ４４はレジスタ４２、シフトレジスタ
４５及びデコーダ７６に接続され、デコーダ７６のフレ
ーム選択信号ＳＥに応じて、レジスタ４２から順番に出
力されるフレームＩＦ〜８Ｆの中の任意のフレーム２個
分のデータを選択的にシフトレジスタ４５に出力する。

シフトレジスタ４５は２フレ一ム分のデータ（８×２ビ
ット）を格納するだけの容量を有し。

ラッチタイミング信号発生回路３９、フレームセレクタ
４４、出力バッファ４６及びコントロールレジスタ７５
に接続され、タイミング信号に応じてフレームセレクタ
４４で選択された任意の２フレ一ム分のデータを格納し
、コントロールレジスタ７５の出力に応じて、格納した
データを所定量だけシフトし、出力バッファ４６に出力
する。

即ち、このシフトレジスタ４５は第１図の位相信号Ｐ４
をサーボモータの極数に応じて出力するためのレジスタ
である。通常１位置センサ変換手段１４が出力する位相
信号Ｐ３は、極数が２個の場合の信号であるが、サーボ
モータ３の極数が４極、６極、８極の場合にはそれに応
じた位相信号Ｐ４を出力しなければならない。従って、
シフトレジスタ４５は、受信したデータが第１図の位置
センサ変換手段１４から出力された２極分の位相信号Ｐ
３から４極、６極又は８極の位相信号を生成しなければ
ならない。従って、シフトレジスタ４５はレジスタ４２
から出力されるデータの中から位相信号の乗ったフレー
ムを取り出し、さらにそのデータをシフトし、極数が４
極、６極、８極の位相信号を生成している。尚、サーボ
モータ３の極数が２極の場合はデータをシフトせずに直
接出力バッファ４６を介して出力すればよい。

出力バッファ４６はシフトレジスタ４５に接続され、シ
フトレジスタ４５内のデータを固定レベルの位相信号Ｐ
４に変換して電流制御部２２に出力する。

以上、受信データの処理について説明したが、通信回線
を第５図のようにマルチポイント接続する場合には、子
局側のシリアル通信インターフェイスに局セレクトデコ
ーダ４ｏ、オア回路４６、アンド回路４７及び送信側出
力バッファ７９が必要となるので、これらについて説明
する。

局セレクトデコーダ４０は受信用シフトレジスタ３８、
送信側出力バッファ７９、オア回路４６に接続され、受
信用シフトレジスタ３８に格納されている送信先局アド
レスＳＯ，Ｓ１及びＳ２のデータが自局のアドレスであ
る場合は、オア回路４６にハイレベルＩＩ　Ｉ　Ｉ＋を
、そうでない場合はローレベル“０”を出力する。オア
回路４６は局セレクトデコーダ４０及びコントロールレ
ジスタ７５の出力を入力し、その論理和信号をアンド回
路４７に出力する。従って、受信用シフトレジスタ３８
に格納されている送信先局アドレスＳＯ，Ｓ１及びＳ２
のデータが自局のアドレスであり、かつ、レジスタ４１
のデータ格納が終了している場合に限り、アンド回路４
７からは読出可能信号ＲＸＲＤＹが出力される。従って
、電流制御部２２はそのデータを自局に対するデータと
して読み出すことができる。そうでない場合はアンド回
路４７からは読出可能信号ＲＸＲＤＹは出力されない。

このときに、コントロールレジスタ７５からオア回路に
ハイレベル゛１″が出力されている場合は、局セレクト
デコーダ４０の出力に関係なく受信データは電流制御部
２２に読み取られる。即ち、複数の電流制御系２がマル
チポイント接続されており、全ての電流制御部２２に同
時に同じデータを送信したい場合には、オア回路４６に
対してハイレベルが出力されるようにコントロールレジ
スタ７５をセットすればよい。

また、局セレクトデコーダ４０は送信要求先アドレスＲ
Ｏ１Ｒ１及びＲ２が自局のアドレスである場合は、送信
側出力バッファ７９にローレベル“０″を出力し、そう
でない場合はハイレベル１１１”を出力する。従って、
シリアル通信インターフェイスは送信要求先アドレスＲ
Ｏ，Ｒ１及びＲ２が自局のアドレスである場合にのみ、
データを出力し、そうでない場合はデータを出力しない
。

受信側が親局の場合には、このような制御は必要なく、
送信されてくるデータを全て読み込めばよい。

次に、データを送信する場合について説明する。

レジスタ７０は外部データバスＤ２１、データセレクタ
７２及びデコーダ７６に接続され、デコーダ７６からの
書込み信号ＷＲＩに応じて、外部データバスＤ２１を介
して送信されてきたデータを格納し、データセレクタ７
２に出力する。

入力ラッチ７１は２フレ一ム分のデータ（８×２ビット
）を格納するだけの容量を有し、外部データバスＤ２２
及びデータセレクタ７２に接続され、電流制御部２２の
メモリ領域に格納されている電流アンプの定格を示すＩ
Ｄコードやモータ定格コード等のデータを格納し、デー
タセレクタ７２に出力する。

データセレクタ７２はレジスタ７０、入力ラッチ７１、
レジスタ７３、コントロールレジスタ７５及びデコーダ
７６に接続され、デコーダ７６のフレーム選択信号ＳＥ
に応じて、レジスタ７０から順番に出力されるフレーム
ＩＦ〜８Ｆの中の任意の順番にフレーム２個分のデータ
を選択的に挿入し、レジスタ７３に出力する。

レジスタ７３はシフトタイミング信号発生回路７８、デ
ータセレクタ７２及びレジスタ７４に接続され、タイミ
ング信号に応じてデータセレクタ７２からのデータを格
納し５次段のレジスタ７４に出力する。尚、レジスタ７
３はデータビット部ＢＯ−８７のデータを各フレームＳ
Ｆ、ＩＦ〜８Ｆよりも１フレーム分多い１０個分（８Ｘ
　１０ビット）を格納するだけの容量を有する。

レジスタ７４はレジスタ７３と同じ容１（８Ｘ１０ビッ
ト）であり、レジスタ７３．シフトタイミング信号発生
回路７８、送信用シフトレジスタ７７に接続される。レ
ジスタ７４はシフトタイミング信号発生回路７８からの
タイミングパルスに応じて、レジスタ４１内のデータを
全て格納する。

データの格納が終了したら送信可能信号ＴＸＲＤＹを電
流制御部２２に出力する。従って、電流制御部２２はレ
ジスタ７４のデータを送信用シフトレジスタ７７にパラ
レル転送し、送信可能状態にすることができる。

送信用シフトレジスタ７７はレジスタ７４、シフトタイ
ミング信号発生回路７８及び送信用出力バッファ７９に
接続され、レジスタ７４のデータを格納し、タイミング
信号に応じて格納されたデータをシリアルに送信用出力
バッファ７９に出力する。

送信用出力バッファ７９は送信用シフトレジスタ７７及
び局セレクトデコーダ４０に接続され。

局セレクトデコーダ４０からローレベルＩＩ　Ｏ＋１即
ち送信してもよいという信号を受けることによって、送
信用シフトレジスタ７７からシリアルに出力されるデー
タを送信データＤ１２として出力する。

コントロールレジスタ７５は外部データバスＤ２１、セ
レクトスイッチ３４、ラッチタイミング信号発生回路３
９、オア回路４６、シフトレジスタ４５、データセレク
タ７２及びシフトタイミング信号発生回路７８に接続さ
れ、各種のコントロール用信号を外部データバスＤ２１
から入力し、そのコントロール用信号を各デバイスに出
力し、アイドル信号の有無、送受信するフレームの数等
を定義する。

デコーダ７６は電流制御部２２から各種の信号、例えば
チップセレクト信号Ｃ８、アドレス信号ＡＤＲ１読出信
号ＲＤ、書込信号ＷＲ及びデータ読出書込信号ＤＲＷ等
を入力し、読出信号ＲＤＩ、ＲＤ２、書込信号ＷＲ１，
ＷＲ２及びフレーム選択信号ＳＥ等を各デバイスに出力
する。

次に、このシリアル通信方式の動作について説明する。

まず、シリアル通信インターフェイスは第６図のような
フレーム構成のデータを受信すると、それを受信データ
Ｄｌｌとしてデジタルフィルタ３２を通過させ、受信デ
ータＤｌｌのパルス割れ等を修正する。

修正された受信データＤｌｌは、セレクトスイッチ３４
によって、アイドル信号チエツク回路３５を通過するか
、又は直接アンド回路３７及びスタートビット検出器３
６に出力される。従って、受信データＤｌｌの内、各フ
レームのスタートビットＳＢに続くデータビット部ＢＯ
〜Ｂ７、判別ビットＤＢ及びパリティビットＰＢのデー
タのみが受信用シフトレジスタ３８に格納される。

受信用フレーム３８に格納された受信データＤ１１がス
タートフレームＳＦの場合、そのデータビット部ＢＯ〜
Ｂ５（送信先局アドレスＳＯ，Ｓ１及びＳ２と送信要求
先アドレスＲＯ，Ｒ１及びＲ２）に基づいて、局セレク
トデコーダ４０は自局に対して送信されたデータなのか
、自局に対する送信要求なのかを判断する。

自局に対して送信されたデータあり、かつ、レジスタ４
１に受信データの全てのフレームが格納された場合は、
アンド回路４７から読出可能信号ＲＸＲＤＹが出力され
るので、受信データＤｌｌはレジスタ４１及び４２、出
力バッファ４３及び外部データバスＤ１２を介して電流
制御部２２体に取り込まれる。

また、受信データＤｌｌに位相信号が含まれ、極数を変
換しなければならない場合は、フレームセレクタ４４、
シフトレジスタ４５及び出力バッファ４６を介して所定
極数の位相信号Ｐ４が出力される。

次に、データを送信する場合について説明する。

送信データは外部データバスＤ２１、データセレクタ７
２、レジスタ７３及び７４を介して送信用シフトレジス
タ７７に格納される。このとき、電流制御部２２のメモ
リ領域に格納されているデータを同時に送信する場合は
、データセレクタスイッチ７２によって、送信データの
任意の場所にメモリ領域のデータが挿入される。

レジスタ７４は送信データの格納が終了した時点で送信
可能信号ＴＸＲＤＹを電流制御部２２に出力するので、
この送信可能信号ＴＸＲＤＹに応じて送信用シフトレジ
スタ７７から送信データＤ１２が出力される。しかし、
受信用フレーム３８に格納された受信データＤｌｌの送
信要求先アドレスＲＯ，Ｒ１及びＲ２が自局に対する送
信要求でなければ、送信用出力バッファ７９によって送
信データＤ１２は出力されない。

以上のような通信方式を採用することによって、１ビッ
トからなるスタートビットと、所定数のビットからなる
データビットと、１ビットからなる判別ビットと、パリ
ティビットとからなるフレームを一単位としているので
、受信側では、スタートビットを検出しているので、ス
タートビットから何番目のビットがデータビット、判別
ビット又はパリティビットであるかを容易に識別するこ
とができる。

また、このような構成のフレームを予め決められた数だ
け送信し、その最初のフレームのデータビットに少なく
とも１つの局アドレスをセットし、それをスタートフレ
ームとし、データビットに各種のデータをセットされた
データフレームを、このスタートフレームの次に付加し
て送信しているので、マルチポイント接続した場合でも
、送信データが自局に対するデータなのかどうかを容易
に判断することができる。

さらに、送受信されるデータの構成が単純なため、送受
信に要する時間、即ち、送信速度を大幅に向上でき、従
来不可能とされていた速度制御部と電流制御部との間に
おけるデータの送受信を高速で行うことができ、送受信
用のインターフェイスもコスト的に安価で単純なハード
ウェアで実現できるようになる。

第８図は第５図のサーボ制御システムをラック内に収納
した際の外観図である。電源ユニット８０は位置速度制
御ユニット１、電流制御ユニット２Ｘ、２Ｙ及び２Ｚに
電力を供給するためのユニットである。それぞれのユニ
ットはラック８１内に格納される。電流制御ユニット２
Ｘ、２Ｙ及び２ｚはサーボモータに電流を供給するため
のインバータ回路を有しているので、電源ユニット８０
及び位置速度制御ユニット１に比べてかなりの発熱があ
る。従って、本実施例では、電流制御ユニット２Ｘ、２
Ｙ及び２Ｚをラック８１内で互い隣接配置し、その発熱
部となる後部側面に吸熱板８２を取り付けている。さら
に、この吸熱板８２には、ヒートパイプ８３が結合され
ており、これを介して電流制御ユニット２ｘ、２Ｙ及び
２ｚにおける発熱がラック８１の外部に設けられた放熱
部に放出されるようになっている。即ち１本実施例では
発熱の大きい電流制御ユニット２Ｘ、２Ｙ及び２ｚをそ
れぞれ隣接配置し、それぞれのユニットから発生する熱
を共通の放熱装置（吸熱板８２、ヒートパイプ８３）で
外部に逃がして放熱している。吸熱板８２をフィン構造
とし、直接外気に放熱するようにしてもよい。

また、第９図の従来技術においては、サーボドライバに
速度制御ループを内蔵している関係上、サーボドライバ
とサーボモータを近接して配置できなかったが、本発明
によれば速度及び位置の制御系を電流制御系と分離配置
しているので、第１図及び第５図の実施例において、電
流制御系をサーボモータに内蔵し、両者を一体構成とす
ることができる。この場合、電流制御系とサーボモータ
の定格はそれぞれ一対一の関係であり、サーボモータ交
換時には電流制御系とサーボモータを一体として交換す
ればよい。

なお、サーボモータは同期型サーボモータに限らず誘導
型ＡＣサーボモータであってもよい。その場合は１位相
信号Ｐ３を生成する必要はない。

また、ＡＣサーボモータに限らず、ＤＣサーボモータ等
のその他のタイプのものでもよいはｉ゛うまでもない、
また、位置センサも誘導式位相シフト型センサに限らず
、光学式アブソリュートエンコーダやインクリメンタル
エンコーダ又はその他のタイプのセンサを使用してもよ
い。

さらに、通信回線は電気ケーブルに限らず、光ケーブル
を用いてもよい。

〔発明の効果〕

本発明では、電流制御手段と位置制御手段との間のデー
タ伝送を双方向の通信回線で行うようにしたので、異な
る容量のサーボモータに対しても制御系の構成を変更す
ることなく対応でき、サーボモータの交換に際してサー
ボドライバ等を交換しなくてもよくなる。また、位置及
び速度の制御系と電流制御系とを分離することによって
、電流制御系をサーボモータに近接配置でき、速度制御
系を有する位置制御手段をサーボモータとある程度の距
離をもって設置できるので、位置制御手段がノイズ等の
影響を受けることがなくなり、最適な構成のサーボ制御
システムを実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーボ制御システムの一実施例の概略
構成を示すブロック図、 第２図は第１図の位置センサの一例である誘導型の位相
シフト型位置センサからなるアブソリュート型の位置セ
ンサを示す横断面図、 第３図は第１図の位置センサ変換手段の一例を示すブロ
ック図、 第４図は本発明のサーボ制御システムを用いて複数のサ
ーボモータを切り換えて制御する場合の実施例を示すブ
ロック図。 第５図は本発明のサーボ制御システムを用いて複数のサ
ーボモータを同時に制御する場合の実施例を示すブロッ
ク図、 第６図は第１図の位置速度制御系と電流制御系との間の
通信に用いられる送受信データのフォーマットの概略構
成を示す図。 第７図は第１図のシリアル通信インターフェイスの構成
例を示すブロック図、 第８図は第５図のサーボ制御システムをラック内に収納
した場合の外観を示す図、 第９図は従来のサーボ制御システムの一例の概略構成を
示すブロック図である。 １・・・位置速度制御系、２・・・電流制御系、３・・
・サーボモータ、４・・・位置センサ、１３．２１・・
・シリアル通信インターフェイス、１０・・・上位コン
トローラ、ＳＦ・・・スタートフレーム、ＩＦ〜８Ｆ・
・・データフレーム、ＳＢ・・・スタートビット、ＢＯ
〜Ｂ７・・・データビット、ＤＢ・・・判別ビット、Ｐ
Ｂ・・・パリティビット、３６・・・スタートビット検
出器、３８・・・受信用シフトレジスタ、４１．４２・
・・レジスタ、４３．４６・・・出力バッファタ、４５
・・・シフトレジスタ、４０・・・局セレクトデコーダ 特許出願人　株式会社　ニスジー 代　理　人　弁理士　飯塚　義仁 第 図 第 図 第 図 （ａ） 第 図 （ｂ） 第 図 （ｃ） 第 図 （ｄ）

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）サーボモータと、 速度指令信号に基づいて前記サーボモータに駆動電流を
   供給する電流制御手段と、 位置指令信号及び前記サーボモータの現在位置及び速度
   を表す信号を入力し、これらの信号に基づいて前記速度
   指令信号を前記電流制御手段に出力する位置速度制御手
   段と、 前記電流制御手段と前記位置速度制御手段との間で、両
   者間のデータ伝送を双方向の通信回線で行う通信手段と
   を具備したことを特徴とするサーボ制御システム。
2. （２）前記位置速度制御手段に前記サーボモータの目標
   位置を示す前記位置指令信号を出力する上位コントロー
   ラを具備し、 前記上位コントローラから前記電流制御手段に対しては
   、前記サーボモータの定格を示すデータを送信し、前記
   電流制御手段から前記上位コントローラに対しては、前
   記電流制御手段の制御状態を示すステイタス信号、電流
   アンプの定格を示すＩＤコード、制御対象となるサーボ
   モータの定格を示すモータ定格コード等の各種データが
   送信されることを特徴とする請求項１に記載のサーボ制
   御システム。
3. （３）前記サーボモータを複数個設け、 前記上位コントローラからの切換信号に応じて前記複数
   個の中から前記電流制御手段によって駆動されるサーボ
   モータを選択的に切換える切換手段を設けたことを特徴
   とする請求項１に記載のサーボ制御システム。
4. （４）前記サーボモータと前記電流制御手段とからなる
   組を複数個設け、 これら複数個の組と、前記位置速度制御手段との間をそ
   れぞれ前記通信手段でマルチポイント接続したことを特
   徴とする請求項１に記載のサーボ制御システム。
5. （５）前記サーボモータの現在位置及び速度を検出する
   検出器は、前記サーボモータの位置を絶対位置にて検出
   するアブソリュート型の位置センサであり、巻線部と、
   この巻線部に対して相対的に変位し、前記巻線部におけ
   る磁気抵抗をその相対位置に応じて変化させる部材とを
   有し、前記巻線部を位相のずれた複数の１次交流信号に
   よって励磁し、サーボモータの絶対位置に対応する電気
   的位相ずれを持つ出力交流信号を発生する位相シフト型
   位置センサで構成されることを特徴とする請求項１に記
   載のサーボ制御システム。
6. （６）前記位相シフト型位置センサから出力される出力
   交流信号を前記通信回線を経由させずに直接前記位置速
   度制御手段にフィードバックしたことを特徴とする請求
   項５に記載のサーボ制御システム。
7. （７）前記複数個の電流制御手段をラック内で隣接配置
   し、前記電流制御手段の各発熱部に対して放熱手段を共
   通に設け、この放熱手段を介して前記発熱部からの熱を
   外部に放熱することを特徴とする請求項４に記載のサー
   ボ制御システム。
8. （８）フレームの開始を示すための１ビットからなるス
   タートビットと、 このスタートビットの次に設けられた所定数のビットか
   らなるデータビットと、 このデータビットの次にフレームの種類を判別するため
   に設けられた１ビットからなる判別ビットと、 この判別ビットの次に設けられたパリテイビットとから
   なるフレームを一単位とし、 前記データビットに少なくとも１つの局アドレスをセッ
   トしたフレームをスタートフレームとし、前記データビ
   ットに各種のデータをセットしたフレームをデータフレ
   ームとし、前記スタートフレームの次に所定数の前記デ
   ータフレームを付加したシリアルデータで前記電流制御
   手段と前記位置速度制御手段との間のデータ伝送を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーボ制御システム
   。
9. （９）前記スタートフレーム及び前記データフレームか
   らなるシリアルデータを送受信し、受信した前記シリア
   ルデータの中から前記データビットのみを抽出して出力
   するシリアル通信インターフェイスを前記電流制御手段
   及び前記位置制御手段に有することを特徴とする請求項
   ８に記載のサーボ制御システム。
10. （１０）前記シリアル通信インターフェイスは、前記ス
    タートフレーム及び前記データフレームを構成するビッ
    トの中から前記スタートビットを検出するスタートビッ
    ト検出手段と、 このスタートビット検出手段に接続され、前記スタート
    ビット検出手段からの検出信号に応じて前記シリアルデ
    ータの中から前記データビット、前記判別ビット及びパ
    リテイビットのみを格納する第１のレジスタと、 この第１のレジスタに接続され、前記第１のレジスタに
    格納されている前記データビットのみを格納する第２の
    レジスタと、 前記第１及び第２のレジスタに接続され、前記第１のレ
    ジスタに格納されている前記判別ビットに基づいて、前
    記データビットを前記第２のレジスタの所定位置に格納
    するタイミング信号発生手段と、 この第２のレジスタに接続され、前記データビットを外
    部に出力するための第１の出力バッファとから構成され
    ることを特徴とする請求項８に記載のサーボ制御システ
    ム。
11. （１１）前記シリアル通信インターフェイスは、前記第
    ２のレジスタと前記出力バッファとの間に接続され、前
    記第２のレジスタに格納されている前記データビットを
    格納し、前記出力バッファに転送する第３のレジスタと
    、 この第３のレジスタに接続され、前記第３のレジスタか
    ら前記出力バッファに転送される前記データビットの中
    から所定のフレーム数に対応するデータビットを格納し
    、格納された前記データビットを所定量だけシフトする
    第４のレジスタと、この第４のレジスタに接続され、前
    記データビットを位相信号として前記電流制御手段に出
    力するための第２の出力バッファとを有することを特徴
    とする請求項１０に記載のサーボ制御システム。
12. （１２）前記シリアル通信インターフェイスは、前記第
    １のレジスタに接続され、前記第１のレジスタに格納さ
    れている前記データビットの中の前記局アドレスに基づ
    いて、前記第２に格納された前記データビットの出力及
    び前記シリアルデータの送信を制御する局セレクトデコ
    ーダを有することを特徴とする請求項８に記載のサーボ
    制御システム。
13. （１３）前記電流制御手段を前記サーボモータに内蔵し
    、両者を一体構成としたことを特徴とする請求項１に記
    載のサーボ制御システム。