JPH11316629A - 電子機械装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各制御モジュールの制御情報の転送負荷を軽
減するとともに、転送遅延のない電子機械装置を提供す
る。 【解決手段】 制御モジュール１０から光ファイバ３１
_0,1 を介して制御モジュール４０に転送された直列デー
タは、Ｏ／Ｅ４４で電気信号に変換されてバス接続部４
３のＯＲ４３ａ，４３ｃに与えられる。ＯＲ４３ｃの出
力側の直列データは、ＵＡＲＴ４２で並列の制御情報に
変換されてＭＰＵ４１に与えられる。一方、ＭＰＵ４１
から出力された制御情報は、ＵＡＲＴ４２で直列データ
に変換され、論理和ゲート４３ａにおいて制御モジュー
ル１０からの直列データと重畳され、Ｅ／Ｏ４６で光信
号に変換されて光ファイバ３１_1、2 を介して制御モジュ
ール５０に転送される。制御情報タはＭＰＵ４１での蓄
積や転送処理が行われないので、ＭＰＵ４１の負荷が軽
減され、かつ転送遅延が発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のマイクロプ
ロセッサが組込まれて電子的に制御される電子機械装
置、特に、それぞれマイクロプロセッサを有する複数の
制御モジュール間が光伝送路で接続された電子機械装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機械装置はメカトロ装置とも呼ば
れ、コピー装置や紙幣読取装置等のように、複数のアク
チュエータ等の機械をマイクロプロセッサを用いて電子
的に制御するように構成した装置である。大規模な電子
機械装置では、それぞれマイクロプロセッサを有する複
数の制御モジュールに制御機能を分散し、これらの制御
モジュール間を伝送路で接続して制御情報を転送するこ
とにより、一連の動作を行うようになっている。このよ
うな電子機械装置は、モータ等の電気的な雑音発生源を
有しているので、伝送路での雑音によるデータ誤りを防
止するために、光伝送路が用いられることが多い。

【０００３】図２は、従来の電子機械装置の一例を示す
概略の構成図である。この電子機械装置は、複数の機能
別にブロック分けされたセンサやアクチュエータ等を有
する機構部１_０，１_１，１_２を有してる。機構部１_０〜
１_２は、それぞれセンサからのデータを読み取って、ア
クチュエータ等を制御するための制御モジュール１０，
２０，１０_２に接続されている。また、制御モジュール
１０，２０は光ファイバ３１_0,1 ，３１_1,0 で、制御モ
ジュール２０，１０_２は光ファイバ３１_1、2 ，３１_2,1
で、それぞれ接続されており、これらの光ファイバ３１
_0,1 等を介して制御情報を転送することによって、各制
御モジュール１０，２０，１０_２がそれぞれの機構部１
_０〜１_２をシステム的に制御することができるようにな
っている。

【０００４】両端の制御モジュール１０，１０_２は、そ
れらの制御内容は異なるが、その構成は同様である。例
えば制御モジュール１０は、機構部１_０を制御するマイ
クロプロセッサ（以下、「ＭＰＵ」という）１１を有し
ている。ＭＰＵ１１には、他の制御モジュール２０，１
０_２との間で、直列データ転送を行うための非同期送受
信器（以下、「ＵＡＲＴ」という）１２が接続されてい
る。ＵＡＲＴ１２の送信側には、発光ダイオード（以
下、「ＬＥＤ」という）等で構成される電気／光変換器
（以下、「Ｅ／Ｏ」という）１３が、受信側にはフォト
ダイオード（以下、「ＰＤ」という）等で構成される光
／電気変換器（以下、「Ｏ／Ｅ」という）１４が、それ
ぞれ接続されている。Ｅ／Ｏ１３の光出力側及びＯ／Ｅ
１４の光入力側には、それぞれ光ファイバ３１_0,1 ，３
１_1,0 を介して中間の制御モジュール２０が接続されて
いる。

【０００５】制御モジュール２０は、機構部１_１を制御
するＭＰＵ２１を有している。ＭＰＵ２１には、制御モ
ジュール１０との間で、直列データ転送を行うためのＵ
ＡＲＴ２２が接続されている。ＵＡＲＴ２２には、Ｏ／
Ｅ２３及びＥ／Ｏ２４が接続されている。そして、光フ
ァイバ３１_0,1 を介して制御モジュール１０から転送さ
れてきたデータが、Ｏ／Ｅ２３で電気信号に変換されて
ＵＡＲＴ２２の受信側に入力されるとともに、このＵＡ
ＲＴ２２の送信側から出力されたデータがＥ／Ｏ２４で
光信号に変換されて光ファイバ３１_1,0 を介して制御モ
ジュール１０に転送されるようになっている。更に、Ｍ
ＰＵ２１には、制御モジュール１０_２との間で、直列デ
ータ転送を行うためのＵＡＲＴ２５が接続されている。
ＵＡＲＴ２５には、Ｅ／Ｏ２６及びＯ／Ｅ２７が接続さ
れている。そして、ＵＡＲＴ２５の送信側から出力され
た直列データがＥ／Ｏ２６で光信号に変換されて光ファ
イバ３１_1,2 を介して制御モジュール１０_２に転送され
るとともに、光ファイバ３１_2,1 を介して制御モジュー
ル１０_２から転送されてきた直列データが、Ｏ／Ｅ２７
で電気信号に変換されてこのＵＡＲＴ２５の受信側に入
力されるようになっている。

【０００６】このような電子機械装置で、例えば制御モ
ジュール１０から制御モジュール１０_２に対して制御情
報を転送する場合、次のような転送処理が行われる。ま
ず、制御モジュール１０のＭＰＵ１１から宛先である制
御モジュール１０_２のアドレス情報等が付加された制御
情報がＵＡＲＴ１２へ出力される。制御情報は、ＵＡＲ
Ｔ１２において直列データに変換されてＥ／Ｏ１３に与
えられる。直列データは、Ｅ／Ｏ１３のＬＥＤによって
光のオン／オフ信号に変換され、光ファイバ３１_0,1 を
通って制御モジュール２０に転送され、Ｏ／Ｅ２３で電
気信号に変換される。直列データは、ＵＡＲＴ２２で制
御情報として受信され、ＭＰＵ２１に与えられる。次
に、ＭＰＵ２１において、制御情報のアドレス情報等が
チェックされ、自己宛の制御情報であるか否かが判定さ
れる。自己宛ての制御情報であれば、その制御情報はＭ
ＰＵ２１によって処理される。この場合、自己宛てでは
なく、制御モジュール１０_２宛の制御情報であるので、
ＭＰＵ２１は、受信した制御情報を制御モジュール１０
_２に転送するために、ＵＡＲＴ２５に出力する。制御情
報は、ＵＡＲＴ２５で直列データに変換されてＥ／Ｏ２
６に与えられ、光のオン／オフ信号に変換されて光ファ
イバ３１_1,2 を通って制御モジュール１０_２に転送され
て、Ｏ／Ｅ１４_２で電気信号に変換される。直列データ
は、ＵＡＲＴ１２_２によって制御情報として受信され、
ＭＰＵ１１_２に与えられる。

【０００７】ＭＰＵ１１_２において、受信された制御情
報のアドレス情報等がチェックされ、自己宛の制御情報
であると判定されて、このＭＰＵ１１_２で処理される。
また、中間の制御モジュール２０から、制御モジュール
１０_１に対して制御情報を転送する場合には、ＭＰＵ２
１によって、２つのＵＡＲＴ２２，２５の内のどちらに
出力すれば良いかが判断され、該当するＵＡＲＴ２２に
対して、その宛先である制御モジュール１０のアドレス
情報等が付加されて出力される。そして、制御情報は直
列データに変換されて、Ｅ／Ｏ２４及び光ファイバ３１
_1,0 を通して制御モジュール１０のＯ／Ｅ１４へ転送さ
れ、ＵＡＲＴ１２で制御情報として受信されてＭＰＵ１
１へ与えられる。このように、この電子機械装置では、
制御モジュール１０，２０，１０_２間がすべて光ファイ
バ３１_0,1 等の伝送路で接続されているので、モータ等
の電気的な雑音発生源のある環境でも、伝送路上の直列
データに雑音が重畳されることがない。これにより、伝
送誤りが防止でき、誤りの無い制御ができるようになっ
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電子機械装置では、次のような課題があった。即ち、中
間の制御モジュール２０では、自己宛ての制御情報を受
信するだけでなく、自己宛て以外の制御情報も受信して
蓄積し、本来の宛先に対して転送しなければならない。
このため、ＭＰＵ２１の不必要な負荷が大きくなり、本
来の処理に支障を与えるという課題があった。また、図
２の電子機械装置は、中間の制御モジュール２０が１個
であるが、多数の制御モジュール２０が縦続して接続さ
れた電子機械装置の場合には、各制御モジュール２０の
負荷が更に大きくなるとともに、各制御モジュール２０
で制御情報を一旦蓄積してから送信するので、転送遅延
が大きくなり、適切な処理のタイミングが確保できなく
なるという課題もあった。本発明は、前記従来技術が持
っていた課題を解決し、各制御モジュールの制御情報の
転送負荷を軽減するとともに、制御モジュール間に転送
遅延のない電子機械装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の内の第１の発明は、機能別に分割された複
数の機械装置と、前記機械装置毎に設けられて該機械装
置を電子的に制御する複数の制御モジュールと、前記複
数の機械装置の一連の動作制御を行うために、該複数の
制御モジュールを縦続接続して制御用の情報を光信号で
転送する光伝送路とを備えた電子機械装置において、前
記各制御モジュールは、次のような手段を有している。
即ち、各制御モジュールは、隣接する制御モジュールか
ら前記光伝送路を通して受光した光信号を電気信号に変
換する光／電気変換手段と、前記光／電気変換手段で変
換された電気信号を分岐して受信するとともに、該電気
信号に前記制御用の情報を挿入して出力する分岐挿入手
段と、前記分岐挿入手段から出力された信号を光信号に
変換して前記光伝送路を通して隣接する制御モジュール
に送信する電気／光変換手段とを有している。

【００１０】第１の発明によれば、以上のように電子機
械装置を構成したので、次のような作用が行われる。隣
接する制御モジュールから光伝送路を通して受光された
光信号は、光／電気変換手段で電気信号に変換されて分
岐挿入手段に与えられる。分岐挿入手段において、電気
信号が分岐して受信されるとともに、制御用の情報が挿
入されて出力される。分岐挿入手段から出力された電気
信号は、電気／光変換手段に与えられて光信号に変換さ
れ、光伝送路を介して隣接する制御モジュールに転送さ
れる。第２の発明は、第１の発明と同様の電子機械装置
において、前記光伝送路、及び各制御モジュールを次の
ように構成している。即ち、光伝送路を、前記複数の制
御モジュールを第１の方向に順次縦続接続して、該制御
モジュール間に前記複数の機械装置の動作制御用の情報
を光信号で転送する第１の伝送路と、前記複数の制御モ
ジュールを前記第１の方向とは逆の第２の方向に順次縦
続接続して、該制御モジュール間に前記第１の伝送路と
同様の制御用の情報を光信号で転送する第２の伝送路と
で構成している。

【００１１】また、前記各制御モジュールを、隣接する
制御モジュールから前記第１の伝送路を通して受光した
光信号を電気信号に変換する第１の光／電気変換手段
と、隣接する制御モジュールから前記第２の伝送路を通
して受光した光信号を電気信号に変換する第２の光／電
気変換手段と、前記第１及び第２の光／電気変換手段で
変換された電気信号を分岐して受信するとともに、該電
気信号に前記制御用の情報を挿入して出力する分岐挿入
手段と、前記分岐挿入手段の出力信号を切替制御信号に
基づいて前記第１または第２の方向に切り替えて出力す
る切替手段と、前記切替手段から出力された前記第１の
方向の出力信号を光信号に変換して前記第１の伝送路を
通して隣接する制御モジュールに送信する第１の電気／
光変換手段と、前記切替手段から出力された前記第２の
方向の出力信号を光信号に変換して前記第２の伝送路を
通して隣接する制御モジュールに送信する第２の電気／
光変換手段とを有する構成としている。

【００１２】第２の発明によれば、次のような作用が行
われる。隣接する制御モジュールから第１の伝送路を通
して受光された光信号は、第１の光／電気変換手段で電
気信号に変換されて分岐挿入手段に与えられる。また、
隣接する制御モジュールから第２の伝送路を通して受光
された光信号は、第２の光／電気変換手段で電気信号に
変換されて分岐挿入手段に与えられる。分岐挿入手段に
おいて、電気信号が分岐して受信されるとともに、制御
用の情報が挿入されて出力される。分岐挿入手段から出
力された電気信号は、切替手段において、制御信号に基
づいて第１の方向または第２の方向に切り替えて出力さ
れる。第１の方向に出力された出力信号は、第１の電気
／光変換手段によって光信号に変換され、第１の伝送路
を通して隣接する制御モジュールに送信される。また、
第２の方向に出力された出力信号は、第２の電気／光変
換手段によって光信号に変換され、第２の伝送路を通し
て隣接する制御モジュールに送信される。

【００１３】

【発明の実施の形態】第１の実施形態 図１は、本発明の第１の実施形態を示す電子機械装置の
概略の構成図であり、図２の従来の電子機械装置と共通
の要素には共通の符号が付されている。この電子機械装
置は、図２の電子機械装置と同様に、機能別にブロック
分けされたセンサやアクチュエータ等を有する複数の機
械装置（例えば、機構部）１_０，１_１，１_２を有して
る。機構部１_０〜１_２は、それぞれセンサからのデータ
を読み取って、アクチュエータ等を制御する制御モジュ
ール１０，４０，５０に接続されている。また、制御モ
ジュール１０，４０は光伝送路（例えば、光ファイバ）
３１_0,1 ，３１_1,0 で、制御モジュール４０，５０は光
ファイバ３１_1、2 ，３１_2,1 で、それぞれ接続されてお
り、これらの光ファイバ３１_0,1 等を介して制御情報を
光信号で転送することによって、各制御モジュール１
０，４０，５０が、それぞれの機構部１_０〜１_２をシス
テム的に制御することができるようになっている。ここ
では、制御モジュール１０→制御モジュール４０→制御
モジュール５０の光ファイバ３１_0,1 ，３１_1,2 の伝送
路を下り方向、制御モジュール５０→制御モジュール４
０→制御モジュール１０の光ファイバ３１_2,1 ，３１
_1,0 の伝送路を上り方向と呼ぶことにする。

【００１４】図１の左端に示された制御モジュール１０
は、図２中の制御モジュール１０と同様であり、機構部
１_０を制御するＭＰＵ１１と、他の制御モジュール４
０，５０との間で、直列データ転送を行うためのＵＡＲ
Ｔ１２を有している。ＵＡＲＴ１２の送信側には、ＬＥ
Ｄ等で構成される電気／光変換手段（例えば、Ｅ／Ｏ）
１３が、受信側にはＰＤ等で構成される光／電気変換手
段（例えば、Ｏ／Ｅ）１４が、それぞれ接続されてい
る。Ｅ／Ｏ１３の光出力側及びＯ／Ｅ１４_１の光入力側
には、それぞれ光ファイバ３１_0,1 ，３１_1,0 を介して
中間の制御モジュール４０が接続されている。中間の制
御モジュール４０は、機構部１_１を制御するＭＰＵ４１
を有している。ＭＰＵ４１には、他の制御モジュール１
０，５０との間で直列データ転送を行うためのＵＡＲＴ
４２が接続されている。ＵＡＲＴ４２は、ＭＰＵ４１か
ら並列データで与えられた制御情報を直列の送信データ
Ｔ１に変換して送信するとともに、直列の受信データＲ
１として受信した信号を並列データに変換して制御情報
を生成するものである。

【００１５】更に、このＵＡＲＴ４２は、自己の送信し
ている信号と異なる信号を受信した時には、送信データ
Ｔ１の出力を停止する機能を有している。これにより、
イーサネット等のローカルエリアネットワーク（ＬＡ
Ｎ）で、同時送信による伝送誤りを防止するために使用
されている搬送波検出多元接続／衝突検出（ＣＳＭＡ／
ＣＤ）方式の通信が可能となっている。ＵＡＲＴ４２の
直列データの入出力側には、送信側のデータの挿入と受
信側のデータの分岐を行うための分岐挿入手段（例え
ば、バス接続部）４３が接続されている。制御モジュー
ル４０は、Ｏ／Ｅ４４，４５、及びＥ／Ｏ４６，４７を
有している。Ｏ／Ｅ４４は、光ファイバ３１_0,1 の下り
方向の光信号を電気信号に変換して、バス接続部４３に
受信データＲＡ１を与えるものである。Ｏ／Ｅ４５は、
光ファイバ３１_2,1 の上り方向の光信号を電気信号に変
換して、バス接続部４３に受信データＲＢ１を与えるも
のである。Ｅ／Ｏ４６は、バス接続部４３から下り方向
に出力された送信データＴＡ１を光信号に変換して、光
ファイバ３１_1,2 に出力するものである。更に、Ｅ／Ｏ
４７は、バス接続部４３から上り方向に出力された送信
データＴＢ１を光信号に変換して、光ファイバ３１_1,0
に出力するものである。

【００１６】バス接続部４３は、Ｏ／Ｅ４４から入力さ
れた受信データＲＡ１及びＵＡＲＴ４２から出力された
送信データＴ１の論理和を送信データＴＡ１として出力
する論理和ゲート（以下、「ＯＲ」という）４３ａと、
Ｏ／Ｅ４５から入力された受信データＲＢ１及びＵＡＲ
Ｔ４２から出力された送信データＴ１の論理和を送信デ
ータＴＢ１として出力するＯＲ４３ｂと、受信データＲ
Ａ１，ＲＢ１の論理和を受信データＲ１としてＵＡＲＴ
４２に与えるＯＲ４３ｃとで構成されている。終端の制
御モジュール５０は、機構部１_２を制御するＭＰＵ５１
を有しており、このＭＰＵ５１に、他の制御モジュール
１０，４０との間で直列データ転送を行うためのＵＡＲ
Ｔ５２が接続されている。このＵＡＲＴ５２も、ＵＡＲ
Ｔ４２と同様に、同時送信による伝送誤りを防止するた
めの衝突検出機能を有している。ＵＡＲＴ５２の直列デ
ータ送受信側には、上り方向と下り方向の伝送路を終端
するとともに直列データの挿入及び分岐を行うためのバ
ス終端部５３、Ｏ／Ｅ５４、及びＥ／Ｏ５５が接続され
ている。Ｏ／Ｅ５４は、光ファイバ３１_1,2 の下り方向
の光信号を電気信号に変換して、受信データＲＡ２とし
てバス終端部５３に与えるものである。Ｅ／Ｏ５５は、
バス終端部５３から下り方向に出力される送信データＴ
Ｂ２を光信号に変換して光ファイバ３１_2,1 に出力する
ものである。

【００１７】バス終端部５３は、Ｏ／Ｅ５４から与えら
れた受信データＲＡ２及びＵＡＲＴ５２から出力された
送信データＴ２の論理和を、送信データＴＢ２として出
力するＯＲ５３ａで構成されており、このＯＲ５３ａの
出力側から、ＵＡＲＴ５２へ受信データＲ２が与えられ
るようになっている。次に、図１の電子機械装置におけ
る制御モジュール間の制御情報の転送動作を説明する。

【００１８】例えば制御モジュール１０から制御モジュ
ール５０に対して制御情報を転送する場合、まず、制御
モジュール１０のＭＰＵ１１から宛先である制御モジュ
ール５０のアドレス情報等が付加された制御情報がＵＡ
ＲＴ１２へ出力される。制御情報は、ＵＡＲＴ１２にお
いて直列データに変換され、送信データＴ０としてＥ／
Ｏ１３に与えられる。送信データＴ０は、Ｅ／Ｏ１３の
ＬＥＤによって光のオン／オフ信号に変換され、下り方
向の伝送路によって終端の制御モジュール５０まで転送
され、更に上り方向の伝送路によって制御モジュール１
０に戻される。即ち、送信データＴ０は、光ファイバ３
１_0,1 を通って制御モジュール４０に転送され、Ｏ／Ｅ
４４で電気信号の受信データＲＡ１に変換される。更
に、受信データＲＡ１は、バス接続部４３のＯＲ４３ａ
を通り、送信データＴＡ１としてＥ／Ｏ４６に与えられ
る。送信データＴＡ１は、Ｅ／Ｏ４６で再び光信号に変
換され、光ファイバ３１_1,2 を通って制御モジュール５
０へ転送される。制御モジュール５０のＯ／Ｅ５４にお
いて、光信号は電気信号に変換されて受信データＲＡ２
としてバス終端部５３に与えられる。バス終端部５３の
ＯＲ５３ａを通った受信データＲＡ２は、受信データＲ
２としてＵＡＲＴ５２に与えられるとともに、今度は、
送信データＴＢ１として上り方向の伝送路に送信され
る。そして、上り方向の伝送路を介して、先端の制御モ
ジュール１０_１に戻される。

【００１９】制御モジュール５０のＵＡＲＴ５２によっ
て受信された制御情報は、ＭＰＵ５１に与えられてアド
レス情報等がチェックされ、自己宛の制御情報であると
判定されて、このＭＰＵ５１で処理される。一方、中間
の制御モジュール４０のバス接続部４３で受信データＲ
１として分岐され、ＵＡＲＴ４２で受信された制御情報
は、ＭＰＵ４１に与えられてアドレス情報等がチェック
される。そして、自己宛の制御情報ではないと判定さ
れ、この制御情報は無視される。また、例えば制御モジ
ュール４０から制御モジュール５０に転送される制御情
報は、バス接続部４３のＯＲ４３ａ，４３ｂを通って、
下り方向の伝送路と上り方向の伝送路とに送信される。
そして、下り方向の伝送路に送信された制御情報が制御
モジュール５０によって受信される。

【００２０】この時、制御モジュール５０のバス終端部
５３ａによって、上り方向の伝送路に折り返された直列
データは、制御モジュール４０のバス接続部４３で分岐
されてＵＡＲＴ４２で受信されるが、自己の送信した直
列データと一致しているので、衝突とは見なされず、こ
の制御モジュール４０のデータ送信は続行される。以上
のように、この第１の実施形態の電子機械装置は、中間
の制御モジュール４０において、電気信号に変換された
受信データＲＡ１，ＲＢ１に対して挿入及び分岐を行っ
て中継するバス接続部４３と、終端の制御モジュール５
０において、電気信号に変換された受信データＲＡ２に
対して挿入及び分岐を行って折り返すバス終端部５３と
を有するため、データ転送処理の負荷を軽減することが
できるとともに、転送遅延がほとんど生じないという利
点がある。

【００２１】第２の実施形態 図３は、本発明の第２の実施形態を示す電子機械装置の
概略の構成図である。この電子機械装置は、図１の電子
機械装置と同様の機構部１_０〜１_２を有しており、これ
らの機構部１_０〜１_２が、センサからのデータを読み取
ってアクチュエータ等を制御する制御モジュール６０，
７０_１，７０_２に、それぞれ接続されている。制御モジ
ュール６０，７０_１は光ファイバ３１_0,1 ，３１
_1、0 で、制御モジュール７０_１，７０_２は光ファイバ３
１_1,2 ，３１_2,1 で、制御モジュール７０_２，６０は光
ファイバ３１_2,0 ，３１_0,2 で、ループ状に接続されて
いる。各制御モジュール６０，７０_１，７０_２は、光フ
ァイバ３１_0,1 ，３１_1,0 等を介して制御情報を転送す
ることによって、それぞれの機構部１_０〜１_２をシステ
ム的に制御することができるようになっている。

【００２２】ここでは、制御モジュール６０→制御モジ
ュール７０_１→制御モジュール７０２→制御モジュール
６０の、第１の伝送路（例えば、光ファイバ）３
１_0,1 ，３１_1,2 等をＡ方向、制御モジュール６０→制
御モジュール７０_２→制御モジュール７０_１→制御モジ
ュール６０の第２の伝送路（例えば、光ファイバ）３１
_0,2，３１_2,0 等をＢ方向と呼ぶことにする。制御モジ
ュール６０は、機構部１_１を制御するＭＰＵ６１と、他
の制御モジュール７０_１，７０_２との間で、直列データ
転送を行うためのＵＡＲＴ６２を有している。ＵＡＲＴ
６２は、図１中のＵＡＲＴ４２等と同様に、自己の送信
している信号と異なる信号を受信した時には、その送信
を停止する機能を有している。ＵＡＲＴ６２の送受信側
には、分岐挿入及び切替手段（例えば、バス制御部）６
３が接続されている。バス制御部６３は、ＭＰＵ６１か
らの切替制御信号ＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤ，ＣＥに基づ
いて、ＵＡＲＴ６２から与えられた送信データＴ０に、
受信データＲＡ０またはＲＢ０を挿入するとともに、そ
の挿入されたデータをＥ／Ｏ６４またはＥ／Ｏ６５へ切
り替えて出力するものである。また、バス制御部６３
は、Ｏ／Ｅ６６で受信した受信データＲＢ０及びＯ／Ｅ
６７で受信した受信データＲＡ０を分岐して、受信デー
タＲ０としてＵＡＲＴ６２へ出力する機能を有してい
る。Ｅ／Ｏ６４，６５、及びＯ／Ｅ６６，６７には、そ
れぞれ光ファイバ３１_0,1 ，３１_0,2 ，３１_1,0 ，３１
_2,0 が接続されている。

【００２３】制御モジュール７０_１，７０_２は、それら
の制御内容は異なるが、その構成は同様である。例えば
制御モジュール７０_１は、機構部１_１を制御するＭＰＵ
７１_１を有している。ＭＰＵ７１_１には、他の制御モジ
ュール６０，７０_２との間で、直列データ転送を行うた
めのＵＡＲＴ７２_１が接続されている。ＵＡＲＴ７２_１
は、ＵＡＲＴ６２と同様に自己の送信している信号と異
なる信号を受信した時には、その送信データＴ１の出力
を停止する機能を有するものである。ＵＡＲＴ７２_１の
直列データの入出力側には、分岐挿入及び切替手段（例
えば、バス接続部）７３_１が接続されている。バス接続
部７３_１は、ＭＰＵ７１_１からの切替制御信号ＣＸ，Ｃ
Ｙに基づいて、Ｏ／Ｅ７４_１またはＯ／Ｅ７５_１で受信
した受信データＲＡ１及びＲＢ１を分岐して、受信デー
タＲ１としてＵＡＲＴ７２_１へ出力するとともに、ＵＡ
ＲＴ７２_１から与えられた送信データＴ１に、受信デー
タＲＡ１またはＲＢ１を挿入して、Ｅ／Ｏ７６_１または
Ｅ／Ｏ７７_１へ切り替えて出力するものである。Ｏ／Ｅ
７４_１，７５_１、及びＥ／Ｏ７６_１，７７_１には、それ
ぞれ光ファイバ３１_0,1 ，３１_2,1 ，３１_1,2 ，３１
_1,0 が接続されている。

【００２４】図４（ａ），（ｂ）は、図３中のバス制御
部６３及びバス接続部７３_１の構成図であり、同図
（ａ）はバス制御部６３、同図（ｂ）はバス接続部７３
_１の構成を、それぞれ示している。バス制御部６３は、
図４（ａ）に示すように、論理積ゲート（以下、「ＡＮ
Ｄ」という）６３ａを有しており、このＡＮＤ６３ａの
第１の入力側にＵＡＲＴ６２からの送信データＴ０が、
第２の入力側にＭＰＵ６１からの切替制御信号ＣＡが、
それぞれ与えられるようになっている。ＡＮＤ６３ａの
出力側は、ＯＲ６３ｂの第１の入力側に接続され、この
ＯＲ６３ｂの出力側がＯＲ６３ｃの第１の入力側に接続
されている。そして、ＯＲ６３ｃの出力側にＡ方向の送
信データＴＡ０が出力され、Ｅ／Ｏ６４へ与えられるよ
うになっている。

【００２５】また、バス制御部６３はＡＮＤ６３ｄを有
しており、このＡＮＤ６３ｄの第１の入力側にＵＡＲＴ
６２からの送信データＴ０が、第２の入力側にＭＰＵ６
１からの切替制御信号ＣＢが、それぞれ与えられように
なっている。ＡＮＤ６３ｄの出力側は、ＯＲ６３ｅの第
１の入力側に接続され、このＯＲ６３ｅの出力側にＢ方
向の送信データＴＢ０が出力され、Ｅ／Ｏ６５へ与えら
れるようになっている。更に、バス制御部６３はＯＲ６
３ｆを有しており、このＯＲ６３ｆの第１及び第２の入
力側に、Ｏ／Ｅ６７，６６の出力側が接続され、Ａ方向
の受信データＲＡ０、及びＢ方向の受信データＲＢ０が
与えられている。そして、ＯＲ６３ｆの出力側から、Ｕ
ＡＲＴ６２に受信データＲ０が与えられるようになって
る。受信データＲＡ０は、ＭＰＵ６１からの切替制御信
号ＣＣで制御されるＡＮＤ６３ｇを介して、ＯＲ６３ｂ
の第２の入力側に与えられるようになっている。また、
受信データＲＢ０は、ＭＰＵ６１からの切替制御信号Ｃ
Ｄで制御されるＡＮＤ６３ｈを介してＯＲ６３ｂの第２
の入力側に与えられるとともに、ＭＰＵ６１からの切替
制御信号ＣＥで制御されるＡＮＤ６３ｉを介してＯＲ６
３ｅの第２の入力側に与えられるようになっている。

【００２６】一方、バス接続部７３_１は、図４（ｂ）に
示すように、ＯＲ７３ａ，７３ｂ有しており、これらの
ＯＲ７３ａ，７３ｂの第１の入力側に、ＵＡＲＴ７２_１
からの送信データＴ１が与えられている。ＯＲ７３ａの
第２の入力側には、Ｏ／Ｅ７４_１からＡ方向の受信デー
タＲＡ１が与えられ、このＯＲ７３ａの出力側にＥ／Ｏ
７６_１が接続されてＡ方向の送信データＴＡ１が出力さ
れるようになっている。ＯＲ７３ｂの出力側には、ＯＲ
７３ｃの第１の入力側が接続され、このＯＲ７３ｃの出
力側がＥ／Ｏ７７_１に接続されてＢ方向の送信データＴ
Ｂ１が出力されるようになっている。バス接続部７３_１
は、受信データＲＡ１または送信データＴＡ１を、ＭＰ
Ｕ７１_１からの切替制御信号ＣＸに基づいてＢ方向の送
信データＴＢ１として折り返すための論理スイッチ（以
下、「ＳＷ」という）７３ｄを有している。ＳＷ７３ｄ
の出力側は、ＯＲ７３ｂの第２の入力側に接続されてい
る。また、ＳＷ７３ｄの出力側とＡ方向の受信データＲ
Ａ１は、ＯＲ７３ｅの第１及び第２の入力側に接続さ
れ、このＯＲ７３ｅの出力側から、ＵＡＲＴ７２_１に受
信データＲ１が与えられるようになっている。更に、受
信データＲＡ１は、ＭＰＵ７１_１からの切替制御信号Ｃ
Ｙで制御されるＡＮＤ７３ｆを介してＯＲ７３ｃの第２
の入力側に接続されている。

【００２７】次に、（１）通常動作時、（２）制御モジ
ュール６０，７０_１間の伝送路障害時、及び（３）その
他の区間の伝送路障害時に分けて、制御モジュール６０
における切替制御信号ＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤ，ＣＲ、
及び制御モジュール７０_１，７０_２におけるそれぞれの
切替制御信号ＣＸ，ＣＹの設定と、その時の制御モジュ
ール間の接続形態を説明する。 （１） 通常動作時 制御モジュール６０の切替制御信号ＣＡを論理値
“１”、切替制御信号ＣＢを論理値“０”、切替制御信
号ＣＣを“０”、切替制御信号ＣＤを“１”、及び切替
制御信号ＣＥを“０”に、それぞれ設定する。一方、制
御モジュール７０_１，７０_２の切替制御信号ＣＸを“Ｒ
Ｂ１”側に、切替制御信号ＣＹを“０”に、それぞれ設
定する。

【００２８】これにより、制御モジュール７０_１内のバ
ス接続部７３_１には、図１中のバス接続部４３と同様
に、Ａ方向とＢ方向の双方向の接続経路が構成され、こ
のバス接続部７３_１によって、ＵＡＲＴ７２_１の送信デ
ータＴ１が挿入され、受信データＲ１が分岐される。ま
た、制御モジュール７０_２内のバス接続部７３_２にも同
様に、Ａ方向とＢ方向の双方向の接続経路が構成され、
このバス接続部７３_２によって、ＵＡＲＴ７２_２の送信
データＴ２が挿入され、受信データＲ２が分岐される。
一方、制御モジュール６０内のバス制御部６３では、Ｕ
ＡＲＴ６２の送信データＴ０が、Ａ方向の送信データＴ
Ａ０として送信される。また、Ａ方向及びＢ方向の受信
データＲＡ０，ＲＢ０の論理和が、受信データＲ０とし
てＵＡＲＴ６２に受信される。更に、Ｂ方向の受信デー
タＲＢ０がＡ方向の送信データＴＡ０として折り返して
送信される。

【００２９】（２） 制御モジュール６０，７０_１間の
伝送路障害時 光ファイバ３１_0,1 等の伝送路に障害が発生すると、一
部の制御モジュール間のデータ転送ができなくなる。こ
のような伝送路の障害検出は、例えば、制御モジュール
６０のＭＰＵ６１から、他の制御モジュール７０_１，７
０_２に対して周期的に試験コマンドを順次送信し、その
試験コマンドに対する応答が正しく受信できるか否かを
チェックすることによって行うことができる。即ち、正
常応答の有った制御モジュールと、応答の無い制御モジ
ュールとを識別することにより、障害の有無と障害時の
障害区間を特定することができる。そして、制御モジュ
ール６０のバス制御部６３において、データの転送方向
をＡ方向またはＢ方向に変更するとともに、伝送路障害
区間の両端の制御モジュールのバス接続部７０_１等を折
り返し状態に設定するための制御コマンドを与えること
により、伝送路の障害に対処することができる。

【００３０】ここで、制御モジュール６０，７０_１間の
光ファイバ３１_0,1 ，３１_1,0 に障害が発生した場合、
制御モジュール６０のバス制御部６３に対する切替制御
信号ＣＡを“０”、切替制御信号ＣＢを“１”に切替え
る。また、制御モジュール７０_１のバス接続部７３_１に
対する切替制御信号ＣＹを“１”に切替える。その他の
切替制御信号ＣＣ，ＣＤ，ＣＥ、及び切替制御信号ＣＸ
は、通常動作時と同じである。これにより、ＵＡＲＴ６
１から出力された送信データＴ０は、Ｂ方向の送信デー
タＴＢ０として送信される。Ｂ方向の送信データＴＢ０
は、制御モジュール７０_２を介して制御モジュール７０
_１へ転送され、この制御モジュール７０_１によって、第
１方向の送信データＴＡ１として折り返され、再び制御
モジュール７０_２を介して制御モジュール６０に戻され
る。

【００３１】（３） その他の区間の伝送路障害時 例えば、制御モジュール７０_１，７０_２間の光ファイバ
３１_1,2 ，３１_2,1 に障害が発生した場合、制御モジュ
ール６０の切替制御信号ＣＣを“１“、切替制御信号Ｃ
Ｄを“０”、及び切替制御信号ＣＥを“１”に、それぞ
れ設定する。一方、制御モジュール７０_１の切替制御信
号ＣＸを“ＴＡ１”側に、切替制御信号ＣＹを“０”
に、それぞれ設定する。また、制御モジュール７０_２の
切替制御信号ＣＸを“ＲＢ１”側に、切替制御信号ＣＹ
を“１”に、それぞれ設定する。これにより、制御モジ
ュール６０からＡ方向に送信された送信データＴＡ０
は、制御モジュール７０_１において、送信データＴ１が
挿入され、かつ受信データＲ１が分岐された後、送信デ
ータＴＢ１としてＢ方向に折り返されて制御モジュール
６０に戻される。制御モジュール６０にＢ方向の受信デ
ータＲＢ０として受信された信号は、ＡＮＤ６３ｉを介
して今度はＢ方向の送信データＴＢ０として制御モジュ
ール７０_２へ送信される。そして、制御モジュール７０
_２において、送信データＴ２が挿入され、かつ受信デー
タＲ２が分岐された後、送信データＴＡ１としてＡ方向
に折り返され、制御モジュール６０に戻される。

【００３２】以上のように、この第２の実施形態の電子
機械装置は、制御モジュール６０のバス制御部６３を、
直列データの送信方向をＡ方向またはＢ方向に自由に制
御し、かつＡ方向からＢ方向へ、またはＢ方向からＡ方
向へ自由に折り返し制御を行うことができるように、Ａ
ＮＤ６３ａ等とＯＲ６３ｂ等を組み合わせて構成してい
る。更に、中間の制御モジュール７０_１，７０_２におい
て、電気信号に変換された受信データＲＡ１，ＲＢ１等
に対して挿入及び分岐を行って中継するバス接続部７３
_１，７３_２を有している。また、これらのバス接続部７
３_１，７３_２は、切替制御信号ＣＸ，ＣＹに基づいて直
列データの転送方向を切り替えるためのＳＷ７３ｄ、及
びデータの折り返し制御のためのＡＮＤ７３ｆを有して
いる。これにより、伝送路の障害箇所を探索することが
可能になり、伝送路障害時にも、折り返し制御によって
データ転送を継続することができるという利点を有す
る。

【００３３】第３の実施形態 図５は、本発明の第３の実施形態を示す電子機械装置の
概略の構成図であり、図１中の要素と共通の要素には共
通の符号が付されている。この電子機械装置は、図１の
電子機械装置における光ファイバ３１_0,1 ，３１_1,0 に
代えて１本の光ファイバ３２_0,1 を、光ファイバ３１
_1,2 ，３１_2,1 に代えて１本の光ファイバ３２_1,2 を用
いている。このために、制御モジュール１０側に光結合
器８０_０を、制御モジュール４０側に光結合器８０_１，
８０_２を、制御モジュール５０側に光結合器８０_３を、
それぞれ設けている。その他の構成は図１と同様であ
る。各光結合器８０_０〜８０_３は、すべて同様の構成で
あり、例えば光結合器８０_０は、Ｅ／Ｏ１３から出力さ
れた光を光ファイバ３２_0,1 へ出力するとともに、この
光ファイバ３２_0,1 から伝達された光をＯ／Ｅ１４へ導
くものである。

【００３４】図６は、図５中の光結合器８０_０の構成と
動作を示すイメージ図である。以下、図６に従って光結
合器８０_０の構成と動作を説明する。Ｅ／０１３のＬＥ
Ｄから発せられた光は、入射角θ１で反射面８１に入射
し、この反射面８１で全反射される。全反射された光
は、レンズ部８２において屈折及び集光されて結合部８
３に導かれる。結合部８３には光ファイバ３２_0,1 が接
続されており、Ｅ／０１３から出力された光は、この結
合部８３から光ファイバ３２_0,1 へ伝送される。一方、
光ファイバ３２_0,1 を通して伝送されてきた光は、レン
ズ部８２で屈折されて入射角θ２で反射面８４へ入射す
る。そして、反射面８４で全反射されて、Ｏ／Ｅ１４の
ＰＤへ入射する。

【００３５】ここで、例えば光結合器８０_０の材質とし
てアクリル樹脂を用いると、このアクリル樹脂の全反射
の臨界角は約４２゜であるので、入射角θ１，θ２を４
５゜になるように形成すれば全反射が得られる。また、
これ以外の方向の光は、散乱や屈折により減衰される。
このような電子機械装置における光結合器８０_０等及び
光ファイバ３２_0,1 等以外の、制御モジュール１０等及
び既後部１_０等の動作は、図１の電子機械装置と同様で
ある。以上のように、この第３の実施形態の電子機械装
置は、１本の光ファイバ３２_0,1 等で双方向の光を伝送
するための光結合器８０_０〜８０_３を有するので、制御
モジュール間の光ファイバの本数を減らすことができる
という利点が有り、これらの制御モジュール間の距離が
長い場合には特に効果的である。

【００３６】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例
えば、次の（ａ）〜（ｄ）のようなものがある。 （ａ） 図１の電子機械装置は、３個の制御モジュール
１０，４０，５０を有しているが、４個以上の制御モジ
ュールを有する構成でも良い。その場合、中間の制御モ
ジュール４０を複数個設けた構成となる。 （ｂ） 図１中のバス接続部４３、及びバス終端部５３
の構成は、図示した構成に限定されず、電気信号に変換
された直列データの形式で、受信データＲ１等を分岐
し、送信データＴ１等を挿入することができるものであ
れば、どのような構成でも適用可能である。

【００３７】（ｃ） 図３の電子機械装置は、３個の制
御モジュール６０，７０_１，７０_２を有しているが、４
個以上の制御モジュールを有する構成でも良い。その場
合、制御モジュール７０_１と同形式の制御モジュールを
複数個設けた構成となる。 （ｄ） 図４のバス制御部６３及びバス接続部７３_１の
構成は、図示した構成に限定されず、電気信号に変換さ
れた直列データの形式で、受信データＲ１等を分岐し、
送信データＴ１等を挿入することができるとともに、切
替制御信号ＣＡ等に基づいて折り返し出力の切り替えが
できるものであれば、どのような構成でも適用可能であ
る。

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、各制御モジュールは、光伝送路を通して受光
した光信号を電気信号に変換する光／電気変換手段と、
電気信号を分岐して受信するとともに送信情報を電気信
号の形で挿入して出力する分岐挿入手段と、分岐挿入手
段から出力された電気信号を光信号に変換する電気／光
変換手段を有している。これにより、各制御モジュール
では、ＭＰＵやＵＡＲＴの制御を介さずにデータ転送を
行うことが可能になり、データ転送のための負荷を軽減
することができるという効果がある。更に、ＭＰＵやＵ
ＡＲＴを介さずにデータ転送ができるので、制御モジュ
ール間にデータ転送遅延が生じないという効果がある。
第２の発明では、各制御モジュールは。第１及び第２の
方向の双方向の光伝送路と、それぞれの制御信号に基づ
いて第１または第２の方向に出力信号を切替えて出力す
るための切替手段を有している。これにより、第１の発
明の効果に加えて、伝送路の障害のチェックを行うこと
ができるとともに、障害時には、制御信号に基づいて伝
送経路を切り替えることによって、正常なデータ転送経
路を確保することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す電子機械装置の
概略の構成図である。

【図２】従来の電子機械装置の一例を示す概略の構成図
である。

【図３】本発明の第２の実施形態を示す電子機械装置の
概略の構成図である。

【図４】図３中のバス制御部６３及びバス接続部７３_１
の構成図である。

【図５】本発明の第３の実施形態を示す電子機械装置の
概略の構成図である。

【図６】図５中の光結合器８０_０の構成と動作を示すイ
メージ図である。

【符号の説明】

１_０，１_１，１_２ 機構部 １０，４０，５０，６０，７０ 制御モジュール １１，４１，５１，６１，７１ ＭＰＵ １２，４２，５２，６２，７２ ＵＡＲＴ １３，４６，４７，５５，６４，６５，７６，７７Ｅ／
Ｏ １４，４４，４５，５４，６６，６７，７４，７５Ｏ／
Ｅ ３１_0,1 ，３１_1,0 ，… 光ファイバ ４３，７３ バス接続部 ５３ バス終端部 ６３ バス制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/04 10/06 Ｈ０４Ｌ 12/28

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機能別に分割された複数の機械装置と、
   前記機械装置毎に設けられて該機械装置を電子的に制御
   する複数の制御モジュールと、前記複数の機械装置の一
   連の動作制御を行うために、該複数の制御モジュールを
   縦続接続して制御用の情報を光信号で転送する光伝送路
   とを備えた電子機械装置において、 前記各制御モジュールは、 隣接する制御モジュールから前記光伝送路を通して受光
   した光信号を電気信号に変換する光／電気変換手段と、 前記光／電気変換手段で変換された電気信号を分岐して
   受信するとともに、該電気信号に前記制御用の情報を挿
   入して出力する分岐挿入手段と、 前記分岐挿入手段から出力された信号を光信号に変換し
   て前記光伝送路を通して隣接する制御モジュールに送信
   する電気／光変換手段とを、 有することを特徴とする電子機械装置。
2. 【請求項２】 機能別に分割された複数の機械装置と、
   前記機械装置毎に設けられて該機械装置を電子的に制御
   する複数の制御モジュールと、前記複数の機械装置の一
   連の動作制御を行うために、該複数の制御モジュールを
   縦続接続して制御用の情報を光信号で転送する光伝送路
   とを備えた電子機械装置において、 前記光伝送路は、 前記複数の制御モジュールを第１の方向に順次縦続接続
   して、該制御モジュール間に前記複数の機械装置の動作
   制御用の情報を光信号で転送する第１の伝送路と、 前記複数の制御モジュールを前記第１の方向とは逆の第
   ２の方向に順次縦続接続して、該制御モジュール間に前
   記第１の伝送路と同様の制御用の情報を光信号で転送す
   る第２の伝送路とを有し、 前記各制御モジュールは、 隣接する制御モジュールから前記第１の伝送路を通して
   受光した光信号を電気信号に変換する第１の光／電気変
   換手段と、 隣接する制御モジュールから前記第２の伝送路を通して
   受光した光信号を電気信号に変換する第２の光／電気変
   換手段と、 前記第１及び第２の光／電気変換手段で変換された電気
   信号を分岐して受信するとともに、該電気信号に前記制
   御用の情報を挿入して出力する分岐挿入手段と、 前記分岐挿入手段の出力信号を切替制御信号に基づいて
   前記第１または第２の方向に切り替えて出力する切替手
   段と、 前記切替手段から出力された前記第１の方向の出力信号
   を光信号に変換して前記第１の伝送路を通して隣接する
   制御モジュールに送信する第１の電気／光変換手段と、 前記切替手段から出力された前記第２の方向の出力信号
   を光信号に変換して前記第２の伝送路を通して隣接する
   制御モジュールに送信する第２の電気／光変換手段と
   を、 有することを特徴とする電子機械装置。