JPH05137183A - サーボ制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、通信ケーブルの配線を簡略化でき
ると共に、通信ケーブルのいずれかの部分で断線が生じ
たとしても、サーボモータの制御を続行することが可能
なサーボ制御システムを提供することを目的とする。 【構成】 本発明のサーボ制御システムは、複数のサー
ボモータ４の制御指令信号を発生させ、コントローラ側
シリアル通信手段１８を有するサーボ制御手段１２と、
モータ側シリアル通信手段２０を有する複数の駆動手段
１４と、コントローラ側シリアル通信手段１８とモータ
側シリアル通信手段２０とを順次接続する通信ケーブル
２２とを有する。コントローラ側シリアル通信手段は、
モータに対応する認識コードと制御指令信号とをシリア
ルデータとして通信ケーブルに出力し、モータ側シリア
ル通信手段が、上記通信ケーブルを通して入力してくる
データの内、自己の認識コードを受信した際に、対応す
る制御指令信号を取り込んで、対応するサーボモータの
制御指令信号とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のサーボモータを
一つの制御装置で制御するサーボ制御システムに係わ
り、特に通信ケーブルの配線を簡略化したサーボ制御シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のサーボモータを一つの制御装置で
制御する従来のサーボ制御システムにおいては、図８に
示すように、サーボコントローラ２と、複数のサーボモ
ータ４及び主軸モータ６にそれぞれ電力を供給するモー
タ電力増幅装置８、１０とを、モータの数に対応した通
信ケーブルで結び、サーボコントローラ２にも、モータ
の数に対応したインターフェースを設ける必要がある。
各モータ電力供給装置８、１０には、サーボコントロー
ラ２からモータ制御データとしての位置指令データ、速
度指令データないし電流指令データが入力され、フィー
ドバック制御するための帰還データとして、絶対位置デ
ータまたは増加（インクリメンタルな）位置データがサ
ーボコントローラ２へ入力されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のサーボ制御システムにおいては、モータの数に対
応した通信ケーブルを必要とするため、通信ケーブルの
配線が複雑になると共に、サーボコントローラ２にモー
タの数に対応したインターフェースを設ける必要があ
り、インターフェース部への通信ケーブルの接続作業が
煩雑であるという不都合を有している。また、いずれか
の通信ケーブルが切断されれば、そのケーブルに相当す
るモータの制御が完全にできなくなり、モータにより制
御されるシステム全体を停止せざるを得ないという不都
合も有している。

【０００４】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れ、通信ケーブルの配線を簡略化できると共に、通信ケ
ーブルのいずれかの部分で断線が生じたとしても、サー
ボモータの制御を続行することが可能なサーボ制御シス
テムを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のサーボ制御システムは、複数のサー
ボモータの制御指令信号を発生させ、コントローラ側シ
リアル通信手段を有するサーボ制御手段と、それぞれの
サーボモータを駆動し、モータ側シリアル通信手段を有
する複数の駆動手段と、上記コントローラ側シリアル通
信手段と上記モータ側シリアル通信手段とを順次接続す
る通信ケーブルとを有し、上記コントローラ側シリアル
通信手段は、上記モータに対応する認識コードと制御指
令信号とをシリアルデータとして上記通信ケーブルに出
力し、通信ケーブルを通して入力してくる駆動手段から
の帰還信号と当該帰還信号を出力した駆動手段に対応す
る認識コードとを受信し、認識コードに対応するモータ
毎に帰還信号を整理するように構成され、上記モータ側
シリアル通信手段は、上記通信ケーブルを通して入力し
てくるデータの内、自己の認識コードを受信した際に、
対応する制御指令信号を取り込んで、対応するサーボモ
ータの制御指令信号とし、駆動手段からの帰還信号を認
識コードと共に上記通信ケーブルに出力するように構成
されている。

【０００６】

【作用】このような本発明に係る制御システムでは、コ
ントローラ側シリアル通信手段が、サーボモータに対応
する認識コードと制御指令信号とをシリアルデータとし
て上記通信ケーブルに出力する。すると、モータ側シリ
アル通信手段は、通信ケーブルを通して入力してくるデ
ータの内、自己の認識コードを受信した際に、対応する
制御指令信号を取り込んで、対応するサーボモータの制
御指令信号とする。そして、モータ側シリアル通信手段
は、駆動手段からの帰還信号を認識コードと共に上記通
信ケーブルに出力する。コントローラ側シリアル通信手
段は、通信ケーブルを通して入力してくるモータからの
帰還信号と当該帰還信号を出力したモータに対応する認
識コードとを受信し、認識コードに対応するモータ毎に
帰還信号を整理する。このようにして、一本の通信ケー
ブルを用いて複数のサーボモータの制御が可能になる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るサーボ制御シ
ステムについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。図
１は本発明の一実施例に係るサーボ制御システムの概略
構成図、図２はコントローラ側シリアル通信手段とモー
タ側シリアル通信手段との概略構成図、図３はコントロ
ーラ側シリアル通信手段からモータ側シリアル通信手段
への信号の流れを示す概略図、図４はモータ側シリアル
通信手段からコントローラ側シリアル通信手段への信号
の流れを示す概略図、図５〜図７はサーボ制御手段とモ
ータ駆動手段の構成例を示すブロック図である。

【０００８】図１に示すように、本実施例に係るサーボ
制御システムは、サーボ制御手段としてのサーボコント
ローラ１２と、各サーボモータ４・・４及び各主軸モータ
６・・６をそれぞれ駆動制御する駆動手段としての電力増
幅装置１４・・１４，１６・・１６とを有している。主軸モ
ータ６・・６は、主軸を回転するためのモータであり、フ
ィードバック制御を行うモータという意味ではサーボモ
ータの一種である。

【０００９】サーボコントローラ１２は、複数のモータ
を制御するための制御指令信号をそれぞれ発生させると
共に、複数の駆動手段からの帰還信号が入力され、複数
のモータのフィードバック制御を行うようになってい
る。このサーボコントローラ１２は、コントローラ側シ
リアル通信手段１８を有している。また、電力増幅装置
１４は、サーボコントローラ１２からの制御指令信号に
基づき、それぞれのモータ４・・４，６・・６に電力を供給
し、これらモータ４・・４，６・・６の駆動を制御するよう
になっている。これら電力増幅装置１４・・１４，１６・・
１６には、それぞれモータ側シリアル通信手段２０が接
続されている。コントローラ側シリアル通信手段１８と
各モータ側シリアル通信手段２０とは、一本の通信ケー
ブル２２により順次リンク状に接続されている。

【００１０】通信ケーブル２２は、導線、光ファイバー
など何でも良く、特に限定されないが、専用送信線と専
用受信線との二つの信号線を含む全二重方式の通信が可
能な通信ケーブルでも良いし、送信及び受信兼用の信号
線を含む反二重方式の通信が可能な通信ケーブルでも良
い。これら両方式の通信手段については後述する。

【００１１】コントローラ側シリアル通信手段１８及び
モータ側シリアル通信手段２０の詳細な構成を図２に示
す。図２に示すように、コントローラ側シリアル通信手
段１８は、中央処理装置２１、入力バッファ２４、出力
バッファ２６、ＲＯＭ２８、ＲＡＭ３０及び通信インタ
ーフェース３１を有している。入力バッファ２４には、
複数のモータのサーボ制御を行うためのサーボ制御指令
信号が、サーボコントローラ１２の制御部から入力され
るようになっている。また、出力バッファ２６には、イ
ンターフェース３１から取り込んだ駆動手段としての電
力増幅装置１４・・１４，１６・・１６からの帰還信号が入
力され、それぞれのモータをサーボ制御するための制御
部へ出力するようになっている。ＲＯＭ２８は、コント
ローラ側シリアル通信手段１８の制御プログラムなどが
記憶されている記憶手段である。また、ＲＡＭ３０は、
データを一時的に保持しておくための記憶手段である。
通信インターフェース３１は、入力バッファ２４に入力
されるパラレル状の複数の制御指令信号を、モータに対
応する認識コードと共に通信ケーブル２２に出力すると
共に、通信ケーブル２２から入力してくる電力増幅装置
からの帰還信号と当該帰還信号を出力したモータの認識
コードとを受信し、認識コードに対応するモータ毎に帰
還信号をパラレル信号として整理し出力バッファ２６に
送り込むようになっている。中央処理装置２１は、所定
の制御プログラムに基づき、コントローラ側のデータ通
信の制御を行う。

【００１２】また、モータ側シリアル通信手段２０は、
中央処理装置３２、出力バッファ３４、入力バッファ３
６、ＲＯＭ３８、ＲＡＭ４０及び通信インターフェース
４２を有している。出力バッファ３４には、通信インタ
ーフェース４２で取り込んだモータ制御指令信号が入力
され、そこからモータの電力増幅装置へ出力されるよう
になっている。入力バッファ３６には、モータからの帰
還信号が入力され、中央処理装置３２の制御に基づき、
通信インターフェース４２を通して通信ケーブル２２に
出力されるようになっている。ＲＯＭ３８は、モータ側
シリアル通信手段２０の制御プログラムなどが記憶され
ている記憶手段である。また、ＲＡＭ４０は、データを
一時的に保持しておくための記憶手段である。通信イン
ターフェース４２は、中央処理装置３２による制御に基
づき、自己の認識コードを受信した際に、対応する制御
指令信号を取り込んで、その制御信号を出力バッファ３
４を通して電力増幅装置１４，１６に送る。中央処理装
置３２は、ＲＯＭ３８に記憶してある所定の制御プログ
ラムに基づき、モータ側のデータ通信の制御を行う。

【００１３】サーボ制御指令信号としては、位置指令信
号、速度指令信号及び電流指令信号が例示される。帰還
信号としては、絶対位置信号及び増加位置信号が例示さ
れる。これら指令信号の内、どの様な種類の指令信号を
モータ駆動手段としての電力増幅装置へ送り込み、どの
様な種類の帰還信号をフィードバック信号としてサーボ
制御手段としてのサーボコントローラに帰還させるか
は、図５〜図７に示すように、サーボコントローラ１２
ａ，１２ｂ，１２ｃと、電力増幅装置１４ａ，１４ｂ，
１４ｃとの役割分担組合せによる。すなわち、図５に示
すように、サーボコントローラ１２ａが、単に位置指令
発生部４４のみから成る制御装置であり、電力増幅装置
１４ａが、指令パルス発生部４６と、偏差積分器４８
と、速度誤差増幅器５０と、電流誤差増幅器５２と、電
力変換器５４と、デジタル電流検出器５６とデジタル速
度検出器５８と、パルス積算器６０とから成る場合に
は、コントローラ１２ａから電力増幅装置１４ａには、
制御指令信号として位置指令信号が送信され、帰還信号
として、絶対位置帰還信号が戻るようになっている。

【００１４】また、図６に示すように、サーボコントロ
ーラ１２ｂが、位置指令発生部４４と、指令パルス発生
部４６と、偏差積分器４８と、パルス積算器６０とから
成る制御装置であり、電力増幅装置１４ｂが、速度誤差
増幅器５０と、電流誤差増幅器５２と、電力変換器５４
と、デジタル電流検出器５６とデジタル速度検出器５８
とから成る場合には、コントローラ１２ｂから電力増幅
装置１４ｂには、制御指令信号として速度指令信号が送
信され、帰還信号として、増加位置帰還信号が戻るよう
になっている。

【００１５】また、図７に示すように、サーボコントロ
ーラ１２ｃが、位置指令発生部４４と、指令パルス発生
部４６と、偏差積分器４８と、速度誤差増幅器５０と、
デジタル速度検出器５８と、パルス積算器６０とから成
る制御装置であり、電力増幅装置１４ｂが、電流誤差増
幅器５２と、電力変換器５４と、デジタル電流検出器５
６とから成る場合には、コントローラ１２ｃから電力増
幅装置１４ｃには、制御指令信号として電流指令信号が
送信され、帰還信号として、増加位置帰還信号が戻るよ
うになっている。本発明のサーボ制御システムで用いら
れるモータ駆動部としての電力増幅装置は、特に限定さ
れず、図５〜図７に示すような電流増幅装置１４ａ〜１
４ｃが例示され、単一種類の電力増幅装置が前記通信ケ
ーブル２２でリンク状に接続される場合のみでなく、複
数種類の電力増幅装置がリンク状に接続されていても良
い。複数種類の電力増幅装置がリンク状に接続される場
合には、それぞれの電力増幅装置へ入力される制御指令
信号及び電力増幅装置からの帰還信号の種類が相違する
ことになる。

【００１６】次に、図３，４に基づき、本実施例に係る
サーボ制御システムで、全二重方式の通信を行った場合
のデータ信号の流れを説明する。まず、図３に基づき、
制御指令信号の流れを説明する。図１に示すサーボコン
トローラ１２で生成した各サーボモータへの指令信号１
〜ｎは、パラレルデータとして、コントローラ側シリア
ル通信手段１８へ入力する。コントローラ側シリアル通
信手段１８では、図２に示す中央処理装置２１におい
て、各指令データ１〜ｎに対応する認識コード１〜ｎを
付加し、図２に示す通信インターフェース３１からシリ
アルデータとして通信ケーブル２２内の専用送信線に出
力する。これらシリアルデータは、通信ケーブル２２を
通してモータ側シリアル通信手段２０ａ、２０ｂ、・・２
０ｎへ入力される。モータ側シリアル通信手段２０ａ、
２０ｂ、・・２０ｎでは、それぞれ、図２に示す中央処理
装置３２において、自己の認識コード１〜ｎを識別し、
その認識コードに対応した制御指令信号のみを取り込
み、それぞれの電力増幅装置１４内へ図２に示す出力バ
ッファ３４を通してパラレルデータとして出力する。

【００１７】次に、図４に基づき、帰還データ信号の流
れを説明する。図１に示す各サーボモータ４及び主軸モ
ータ６のサーボ制御用の帰還信号１〜ｎは、各電力増幅
装置１４、１６を通じ、パラレルデータとして、それぞ
れのモータ側シリアル通信手段２０ａ、２０ｂ、・・２０
ｎへ入力される。モータ側シリアル通信手段２０ａ、２
０ｂ、・・２０ｎでは、図２に示す中央処理装置３２にお
いて、各帰還データ１〜ｎに対応する認識コード１〜ｎ
を付加し、前段階のモータ側シリアル通信手段２０ａ、
２０ｂ、・・２０ｎから出力された帰還データ及び認識コ
ードと共に、図２に示す通信インターフェース４２から
通信ケーブル２２内の専用受信線にシリアルデータとし
て出力する。その際に、各モータ側シリアル通信手段２
０ａ、２０ｂ、・・２０ｎにおける同時送信を避けるた
め、ある所定のモータ側シリアル通信手段２０ａ、２０
ｂ、・・２０ｎが送信している場合には、送信を行ってい
ないモータ側シリアル通信手段２０ａ、２０ｂ、・・２０
ｎが受信状態となり、他のモータ側シリアル通信手段か
らの帰還信号が入力された場合に、その送信完了を知
り、自己の帰還信号を送信することにより、前段階のモ
ータ側シリアル通信手段から出力された帰還データ及び
認識コードに引き続いて自己の帰還データ及び認識コー
ドをシリアルデータとして送信する。モータ側シリアル
通信手段の送信順序は、予め定めておく必要があるが、
順序の制限は特にない。

【００１８】これらシリアルデータは、通信ケーブル２
２内の専用受信線を通してコントローラ側シリアル通信
手段１８へ順次入力される。コントローラ側シリアル通
信手段１８では、図２に示す中央処理装置２２におい
て、それぞれのモータに対応する認識コード１〜ｎを識
別し、その認識コードに対応した制御指令信号をモータ
毎に整理し、それぞれのサーボモータのサーボ制御を行
う制御部へ、図２に示す出力バッファ２６を通してパラ
レルデータとして出力する。このようにして、一本の通
信ケーブル２２を用いて複数のサーボモータの制御が可
能になる。なお、図１に示すサーボ制御システムにおい
て、仮に通信ケーブル内の信号線の一部Ａにおいて断線
が生じたとしても、コントローラ側シリアル通信手段１
８とモータ側シリアル通信手段２０とを結ぶ通信ケーブ
ル２２内の信号線が完全に断線しない限り、そのケーブ
ル内の信号線及び各モータ側シリアル通信手段を結ぶ通
信ケーブル内の信号線を通して信号の伝達が可能なた
め、サーボモータの制御を停止することなく行える。ま
た、図１の信号線の一部Ａが断線した場合、後述する半
二重通信方式を採用し、断線のない信号線を帰還信号送
信用に使用することにより、通常の制御動作を行うこと
ができる。

【００１９】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。例えば、上述した実施例では、通信ケーブ
ル２２として、全二重方式のケーブルを用いたが、これ
に限定されず、半二重方式のケーブルを用いても良い。
半二重方式では、通信ケーブル２２内に、送信受信兼用
の信号線のみが内蔵されている。この場合におけるコン
トローラ側シリアル通信手段１８からの制御指令信号の
送信手順は、全二重方式の場合と同様であるが、送信し
ている間には受信ができないことから、コントローラ側
シリアル通信手段１８における帰還信号の受信手順が相
違する。半二重方式において、コントローラ側シリアル
通信手段１８で帰還信号を受信するには、コントローラ
側シリアル通信手段１８から、いずれかのモータ側シリ
アル通信手段２０に対応する認識コードを付加した送信
許可信号を通信ケーブル２２に送信し、その後コントロ
ーラ側シリアル通信手段１８は受信状態で待機する。認
識コードに対応するモータ側シリアル通信手段２０で
は、送信された認識コードが自己の認識コードと一致し
た場合に、送信許可を認識し、許可されたモータ側シリ
アル通信手段２０のみが、モータからの帰還信号を自己
の認識コードと共に通信ケーブル２２に送信する。コン
トローラ側シリアル通信手段１８は、その帰還信号と認
識コードを受信し、その認識コードが先に送信した認識
コードに一致しているかを判断し、一致している場合に
は、その帰還信号を整理し、モータに対応するサーボ制
御部に送信する。この実施例でも本発明の所期の目的は
達成される。

【００２０】

【発明の効果】このような本発明に係る制御システムに
よれば、サーボ制御手段に、コントローラ側シリアル通
信手段が設けられていると共に、各駆動手段には、モー
タ側シリアル通信手段が設けられているので、各駆動手
段とサーボ制御手段とをモータの数に対応した複数の通
信ケーブルで接続する必要がなくなる。このため、内部
に送信信号線及び受信信号線または送受信兼用信号線を
有する一本の通信ケーブルで、サーボ制御手段と全ての
駆動手段とを接続することが可能になり、通信ケーブル
の配線が容易になり、通信ケーブルの配線スペースを小
さくすることが可能になると共に、接続ミスもなくな
る。また、通信ケーブル内の信号線が一部断線したとし
ても、コントローラ側シリアル通信手段とモータ側シリ
アル通信手段とを結ぶ通信ケーブル内の信号線が完全に
断線しない限り、そのケーブル内の信号線及び各モータ
側シリアル通信手段を結ぶ通信ケーブル内の信号線を通
して信号の伝達が可能なため、サーボモータの制御を停
止することなく行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係るサーボ制御シス
テムの概略構成図である。

【図２】図２はコントローラ側シリアル通信手段とモー
タ側シリアル通信手段との概略構成図である。

【図３】図３はコントローラ側シリアル通信手段からモ
ータ側シリアル通信手段への信号の流れを示す概略図で
ある。

【図４】図４はモータ側シリアル通信手段からコントロ
ーラ側シリアル通信手段への信号の流れを示す概略図で
ある。

【図５】図５はサーボ制御手段とモータ駆動手段の構成
例を示すブロック図である。

【図６】図６はサーボ制御手段とモータ駆動手段の他の
構成例を示すブロック図である。

【図７】図７はサーボ制御手段とモータ駆動手段のさら
にその他の構成例を示すブロック図である。

【図８】図８は従来のサーボ制御システムの概略構成図
である。

【符号の説明】

１２ サーボコントローラ（サーボ制御手段） １４ 電力増幅装置（駆動手段） １６ 電力増幅装置（駆動手段） １８ コントローラ側シリアル通信手段 ２０ モータ側シリアル通信手段 ２２ 通信ケーブル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のサーボモータの制御指令信号を発
   生させ、コントローラ側シリアル通信手段を有するサー
   ボ制御手段と、 それぞれのサーボモータを駆動し、モータ側シリアル通
   信手段を有する複数の駆動手段と、 上記コントローラ側シリアル通信手段と上記モータ側シ
   リアル通信手段とを順次接続する通信ケーブルとを有
   し、 上記コントローラ側シリアル通信手段は、上記モータに
   対応する認識コードと制御指令信号とをシリアルデータ
   として上記通信ケーブルに出力し、通信ケーブルを通し
   て入力してくる駆動手段からの帰還信号と当該帰還信号
   を出力した駆動手段に対応する認識コードとを受信し、
   認識コードに対応するモータ毎に帰還信号を整理するよ
   うに構成され、 上記モータ側シリアル通信手段は、上記通信ケーブルを
   通して入力してくるデータの内、自己の認識コードを受
   信した際に、対応する制御指令信号を取り込んで、対応
   するサーボモータの制御指令信号とし、駆動手段からの
   帰還信号を認識コードと共に上記通信ケーブルに出力す
   るように構成されていることを特徴とするサーボ制御シ
   ステム。
2. 【請求項２】 上記通信ケーブルは、専用送信線と専用
   受信線との二つの信号線を含む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. 【請求項３】 上記モータ側シリアル通信手段は、モー
   タからの帰還データに自己のモータ認識コードを付与
   し、この帰還データ及び認識コードを、前段階の駆動手
   段手段から出力された帰還データ及び認識コードと共に
   上記専用受信線にシリアルデータとして出力することを
   特徴とする請求項２に記載のサーボ制御システム。
4. 【請求項４】 上記通信ケーブルには、送信及び受信兼
   用の信号線が含まれ、上記コントローラ側シリアル通信
   手段は、所定のモータ側シリアル通信手段に対し、対応
   する帰還信号及び認識コードの送信を要求し、受信した
   認識コードが正常な場合に、その認識コードに対応する
   帰還信号をサーボ制御手段内に取り込み、次の送信受信
   処理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。