WO2006095401A1

WO2006095401A1 - 駆動制御システム及び機械制御装置

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Publication number: WO2006095401A1
Application number: PCT/JP2005/003894
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Inventors: Itsuo Seki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
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Filing date: 2005-03-07
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Abstract

　エンコーダ等の物理量検出装置の検出情報を、伝送遅延が少なく、高速にかつ効率よく伝送することが可能な駆動制御システム及び機械制御装置を得ること。　駆動制御システムを構成する機械制御装置（駆動制御装置、補助制御装置）と、機械制御装置が作用するのに必要な位置情報等の物理量を検出する物理量検出装置との間をデータ通信線路で接続し、物理量検出装置が検出した物理量情報を当該データ通信線路上の任意の機械制御装置に直接一定周期で同期伝送するようにしたので、通信遅延を軽減し、物理量情報を高速に伝送できるようになる。

Description

明細書

駆動制御システム及び機械制御装置

技術分野

[0001] この発明は、数値制御装置やロボット、半導体製造装置、電子デバイスの実装装置等に使用される駆動制御システム及び前記駆動制御システムの主な構成装置である機械制御装置に関するものである。

背景技術

[0002] 図 8は、従来の駆動制御システムの構成例を示すブロック図である。なお、図 8は、特許文献 1に開示されたサーボモータ駆動制御システムである。図 8において、数値制御装置 50と 2台の駆動制御装置 51, 52は、通信線 55, 56を介して接続されている。ここで、数値制御装置 50は、指令装置として動作する。 2台の駆動制御装置 51, 52は、マスターとスレーブの関係で互いに同期運転するが、図 8に示す例では、駆動制御装置 51がマスターとして動作し、駆動制御装置 52がスレーブとして動作する

[0003] したがって、数値制御装置 50の送信部 60に接続される通信線 55は下り方向の通信線であり、受信部 61が接続される通信線 56は上り方向の通信線である。駆動制御装置 51は、下り方向の通信線 55に接続される受信部 62及び送信部 63と、上り方向の通信線 56に接続される送信部 64及び受信部 65とを備えている。一方、駆動制御装置 52は、下り方向の通信線 55に接続される受信部 66と、上り方向の通信線 56に接続される送信部 67とを備えて、る。

[0004] 駆動制御装置 51には、サーボモータ 82と、サーボモータ 82の軸端に取り付けられたエンコーダ 83とが接続されている。また、駆動制御装置 52には、サーボモータ 85 と、サーボモータ 85の軸端に取り付けられたエンコーダ 86とが接続されている。つまり、駆動制御装置 51, 52は、それぞれ、サーボモータ 82, 85の制御結果をェンコ一ダ 83, 86の出力力も得るようになっている。

[0005] 工作機械等のテーブル 88は、その位置移動の制御を行うボールネジ 89, 90を備えている。ボールネジ 89は、サーボモータ 82の回転軸に連結され、ボールネジ 90は、サーボモータ 85の回転軸に連結されている。

[0006] 要するに、図 8に示す駆動制御システムは、数値制御装置 50が 2台の駆動制御装置 51, 52に対して指令を発行し、それに基づき 2台の駆動制御装置 51, 52が、それぞれサーボモータ 82, 85を駆動制御してテーブル 88の移動位置の制御を行うシステムである。

[0007] 以下、そのような制御動作を概略説明する。なお、駆動制御装置 51, 52の通信周期は、数値制御装置 50の通信周期の n分の l (nは整数、ここでは n= 2)としている。図 8において、数値制御装置 50は、制御指令を自装置の制御周期毎に送信部 60から下り方向の通信線 55に送信する。

[0008] 駆動制御装置 51は、受信部 62が受信した数値制御装置 50からの制御指令及びエンコーダ 83の検出データを元に、サーボモータ 82を制御する。また、駆動制御装置 52が、受信部 66が受信した数値制御装置 50からの制御指令及びエンコーダ 86 の検出データを元に、サーボモータ 85を制御する。サーボモータ 82, 85は、ボールネジ 89, 90を駆動し、ボールネジ 89, 90上のテーブル 88を指令通りの位置に移動させる。

[0009] このとき、駆動制御装置 52は、検出した現在の状態、警告、アラーム等の診断データ及びサーボモータ 85を制御する際に検出した位置、速度、電流等の検出データを送信部 67から上り方向の通信線 56に送信する。駆動制御装置 52の上流側直近には駆動制御装置 51が配置されているので、駆動制御装置 52が送信する診断データ及び検出データは、数値制御装置 50を経由することなく駆動制御装置 51に受信部 65から取り込まれる。

[0010] 駆動制御装置 51は、受信部 65が取り込んだ駆動制御装置 52からの検出データと自装置の検出データとを比較して同期誤差を算出する。駆動制御装置 51は、算出した同期誤差に基づき駆動制御装置 52への同期誤差補正制御指令を作成し、送信部 63から下り方向の通信線 55に送信する。

[0011] 駆動制御装置 52では、下り方向の通信線 55に送信された同期誤差補正制御指令を受信部 66が取り込み、指示された同期誤差を修正するようにサーボモータ 85を駆動制御する。 [0012] 数値制御装置 50が制御指令を下り方向の通信線 55に 1回送信する間に、駆動制御装置 52は、診断データ及び検出データを上り方向の通信線 56を通じて駆動制御装置 51に対し 2回送信し、駆動制御装置 51は、同期誤差補正制御指令を下り方向の通信線 55を通じて駆動制御装置 52に対して 2回送信することができる。

[0013] このように、図 8に示す駆動制御システムでは、駆動制御装置 51の駆動制御装置 5 2への同期誤差補正制御指令を、数値制御装置 50の制御周期に拘束されることなく、高速に送信することができる。

[0014] ところで、テーブルに載置されるワークの位置は、外部環境に応じて動的に変化するので、動的に位置が変化するワークの現在位置に応じて位置指令を補正し、外部環境の変化に応じて目標位置を変更させることが必要となる。そこで、上記のような従来の駆動制御システムを利用して、テーブルに載置されたワークの画像を画像認識装置によって認識してテーブルの位置制御を正確に行う駆動制御システムを構築する場合は、例えば、図 9に示すように構成することができる。

[0015] 図 9は、図 8に示す従来の駆動制御システムに画像認識装置を組み込む場合の従来技術による駆動制御システムの構成例を示すブロック図である。図 9では、図 8とは構成要素の符号を違えてあるが、図 8に示す駆動制御システムにおいて、数値制御装置 50に代わる指令制御装置 101の他に、統括制御装置 100と、これに接続されるパルス発生装置 ₁₀₃及び画像認識装置 ₁₀4と、それに付随するカメラ 105とが追カロされている。また、テーブル 106ではワーク 110が示されている。破線で示す符号 11 1は、カメラ 105の撮像エリアである。

[0016] 図 9において、指令制御装置 101は、図 8に示す数値制御装置 50と同等であるが、位置指令を生成する装置であることを明確にするために装置名称を変更したものである。また、統括制御装置 100は、画像処理による補正位置データを取りまとめ、指令制御装置 101のパラメータの設定変更を行う必要があることから追加されている

[0017] すなわち、統括制御装置 100は、制御動作の開始時等において指令制御装置 10 1に対してパラメータ等の設定を行う。また、統括制御装置 100は、制御動作の過程において、パルス発生装置 103と画像認識装置 104とから制御結果の情報を受けて指令制御装置 101に対してパラメータ等の設定を行う。

[0018] また、指令制御装置 101は、駆動制御装置 102 , 102に対して位置指令データ 1

1 2

15を送信する。エンコーダ 109， 109は、サーボモータ 108， 108の現在位置を

1 2 1 2

検出し、それをフィードバック位置指令データ 118, 119として駆動制御装置 102 , 1

1

02に対して送信する。駆動制御装置 102 , 102は、指令制御装置 101に対して診

2 1 2

断データ等の状態データ 116を送信する。

[0019] 駆動制御装置 102 , 102は、エンコーダ 109 , 109力受け取ったフィードバック

1 2 1 2

位置指令データ 118, 119をパルス列信号からなるフィードバックパルス 120, 121 に変換し、パルス発生装置 103と画像認識装置 104とに出力する。

[0020] パルス発生装置 103と画像認識装置 104は、フィードバックパルス 120, 121のノルス数をカウントしてサーボモータ 108 , 108の現在位置を認識し、それに基づき所

1 2

定の動作を行う。

[0021] すなわち、パルス発生装置 103は、フィードバックパルス 120, 121のパルス数を力ゥントし、ある設定値になると、画像認識装置 104に付属するカメラ 105や図示しない照明機器のシャツタパルス 122等のトリガパルスを生成し、画像認識装置 104に与える。

[0022] 図 9に示す例で言えば、サーボモータ 108 , 108によって、ボールネジ 107 , 107

1 2 1 を回転させ、テーブル 106を水平方向に移動させ、適当な撮像ポイントに移動したと

2

きに、テーブル 106上のワーク 110をカメラ 105にて撮像するためのシャツタパルス 1 22を生成する。

[0023] 画像認識装置 104では、カメラ 105にて撮像されたワーク 110の画像データに画像処理を施してワーク 110の位置を認識する。図 9に示す例で言えば、テーブル 106の停止ポイントとして、位置決めライン 112を予め設定しておき、該位置決めライン 112 に、ワーク 110の右端が達した時にテーブル 106を停止する場合に、カメラ 105にて撮像された該ワーク 110の画像データを停止位置の認識データに使用する。

[0024] 上記のワーク 110の位置によってテーブル 106を停止する制御は、以下のように実現することができる。すなわち、駆動制御装置 102 , 102がテーブル 106を予め仮

1 2

に設定した停止位置まで移動させている過程で、画像認識装置 104は、シャツタパルス 122をカメラ 105に与え、カメラ 105にて撮像したワーク 110の画像データに依つて認識したワーク 110の位置情報を統括制御装置 100に送信する。統括制御装置 1 00は、受け取った位置情報を指令制御装置 101に与える。

[0025] 指令制御装置 101は、該位置情報を元に停止位置を補正した位置指令データ 11 5を算出し駆動制御装置 102 , 102に送信する。これによつて、駆動制御装置 102

1 2 1

， 102力サーボモータ 108， 108を駆動制御してボールネジ 107， 107を回転さ

2 1 2 1 2 せ、テーブル 106をワーク 110の右端が位置決めライン 112に達するまで移動する。

[0026] なお、図 9では、パルス発生装置 103と画像認識装置 104とを分けて示した力画像認識装置にパルス発生機能を内蔵することができる。この場合は、パルス発生機能を内蔵する画像認識装置にフィードバックパルス 120, 121を直接入力し、カメラ 1

05のシャツタ制御、撮像、画像認識を行うことになる。

[0027] 特許文献 1：再公表特許 2002-52715号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0028] 図 10は、図 9に示すテーブル 106の位置制御動作を説明する図である。上記した停止位置制御では、シャツタパルス 122の生成タイミングが重要になる。つまり、シャッタパルス 122を指定位置で正しく生成できれば、図 10 (a)に示すように、ワーク 110 を撮像エリア 111内で撮像することができるので、ワーク 110の位置を正しく認識できる。

[0029] し力し、図 9に示す構成では、シャツタパルス 122の生成タイミングにずれが生ずるので、図 10 (b)に示すように、ワーク 110が撮像エリア 111からはずれることが起こり、ワーク 110の位置が正しく認識できず、ワーク 110を位置決めライン 112で位置決めすることができなくなるという問題がある。以下、具体的に説明する。

[0030] すなわち、図 9に示す構成では、駆動制御装置 102にはエンコーダ 109が対応し

1 1

、駆動制御装置 102にはエンコーダ 109が対応しているように、駆動制御装置とェ

2 2

ンコーダは一対一に対応し、エンコーダが検出した位置情報は、対応する駆動制御装置を一度経由して力他の駆動制御装置や指令制御装置に伝送し、また、パルス発生装置や画像認識装置に伝送するようになっているので、各駆動制御装置が、対応するエンコーダからフィードバック位置データが入力して力フィードバックパルスを出力するまでに遅延が生ずる。その結果、画像処理装置やパルス発生装置において、画像を撮像するためのシャツタタイミング等に遅れが発生し、指定位置で画像を取り込めないことが起こる。

[0031] 図 9ではテーブルが 2軸のボールネジで同時に駆動される構成である力このように、複数軸を協調して制御する場合に、各駆動制御装置は各サーボモータをその特性のばらつきに関わらず全く同じように位置決め制御する必要がある。そのためには、他の駆動軸の位置情報も即時に必要となる。しかし、図 9に示す構成では、他の駆動軸のエンコーダの位置情報は、対応する他の駆動制御装置に取り込まれ、通信線を経由して自駆動制御装置の送られてくるので、取得する他の駆動軸のエンコーダの位置情報に無視できな、伝送遅れが生じ、正確な協調制御ができな、等の問題がある。

[0032] また、指令制御装置、画像認識装置及びパルス発生装置の管理は、統括制御装置が行い、常に統括制御装置を介して各種情報をやり取りするので、統括制御装置の負荷が増大する。したがって、画像認識装置が認識した補正位置のフィードバック制御等、高速性を要する制御に即時に対応することが困難になる。図 10 (b)に示す例で言えば、画像認識装置が認識したワークの位置情報は、テーブルが位置決めラインに到達するまでに指令制御装置に伝送し、補正された位置指令データを駆動制御装置に伝送しなければならないが、それが困難になる。

[0033] また、駆動制御装置や画像認識装置、パルス発生装置等の各装置の数が増えると、指令制御装置や駆動制御装置、画像認識装置、パルス発生装置は、それぞれ処理能力があっても、通信周期と通信路が固定されているので、通信路に流せるデータ伝送量や速度に上限が生ずる。そのため、指令制御装置が、通信周期の時間内に、全ての駆動制御装置の位置指令データや状態データを伝送できなくなる問題もある。

[0034] さらに、サーボモータの回転数が増大すると、画像認識装置やパルス発生装置へのフィードバックパルスの周波数も増大するので、該パルスの品質も低下し、またノィズ等の影響も受けやすくなる。そのため、サーボモータの回転数を制限し、かつ伝送距離を短くする必要が生ずる。

[0035] 要するに、シャツタパルスを生成するエンコーダの情報は、もれなぐ高速に、ノルス発生装置に伝送する必要があり、駆動制御装置には、自装置用のエンコーダの情報だけでなぐ他のエンコーダの情報も高速に取り込み、位置の差分や特性のばらつきを考慮して位置決め制御を行う必要がある。そのためには、エンコーダ等の物理量検出装置の検出情報を、通信データとして、駆動制御装置を介さず、直接、他の駆動制御装置、パルス発生装置、画像認識装置および指令制御装置に通信路を介して送信し、駆動制御装置等を経由することにより発生する伝送遅延を少なくすることが必要である。

[0036] また、エンコーダ等の物理量検出装置と駆動制御装置やパルス発生装置との伝送のみならず、画像認識装置、統括制御装置、指令制御装置、駆動制御装置のような上位制御装置間も、指令情報等を高速にかつ効率よく伝送する必要がある。そのためには、統括制御装置と、指令制御装置と、駆動制御装置と、画像認識装置またはパルス発生装置とエンコーダ等の物理量検出装置と間を、位置指令情報やフィードノック位置情報等の駆動制御に必要な情報を高速にかつ効率よく伝送することが必要である。

[0037] しかし、上記の措置を講ずる場合は、駆動制御の高速化、多軸化に伴い、ェンコ一ダ等の各装置が高速化され、装置台数 (モータ数)が増大してくると、一組のデータ通信路では、フィードバック位置情報等を高速に通信する必要が生じるので、データ通信路の飛躍的な高速ィ匕が問題となる。その結果、高速化に伴う通信品質の確保も必要となり、コストが増大する問題がある。

[0038] また、指令制御装置と駆動制御装置間の通信速度は、駆動制御装置とエンコーダ等の物理量検出装置間の通信速度よりも遅くてもよい場合が多いので、全ての通信路を画一的に同一の通信速度 (周期）とする必要もないという問題もある。そして、駆動制御システムにおける各装置間の通信路は固定であり、装置の種類や処理内容によっては、制限が生じる場合もある。

[0039] 一方、特許文献 1に開示された駆動制御システムでは、各装置間の通信路は、指令制御装置に対して、送信されるデータ通信路と受信されるデータ通信路の 2種類で構成され、該データ通信路にて一定の通信周期でデータ通信を行っている。この通信周期では、通信可能なデータ量を超える装置台数 (モータ数)の場合は、通信することができない。したがって、各装置間の通信路は、新たな観点から構築する必要がある。

[0040] また、上記の対応策を実現するためには、エンコーダやリミットスィッチ、加速度センサなどの物理量検出装置は対応する装置と通信するだけでなぐ他の装置とも通信できるようにする必要がある。しかし、特許文献 1に開示された駆動制御システムでは、エンコーダやリミットスィッチ、加速度センサなどの物理量検出装置は対応する装置のみと通信するように構成され、他の装置と直接通信するようには構成されてヽなヽので、これにつ、ても新たな観点力も構築する必要がある。

[0041] この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、エンコーダ等の物理量検出装置の検出情報を、伝送遅延が少なぐ高速にかつ効率よく伝送することが可能な駆動制御システム及び機械制御装置を得ることを目的とする。

[0042] また、この発明は、統括制御装置の負荷を軽減できる効率のよ!、駆動制御システム及び機械制御装置を得ることを目的とする。

[0043] さらに、この発明は、構成する各装置の配置間隔が長距離であっても、ノイズの影響を少なくして高速伝送を可能にする駆動制御システム及び機械制御装置を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0044] 上述した目的を達成するために、この発明は、制御対象の駆動軸を制御するモータを駆動制御する指令を生成する指令制御装置と、前記モータによる駆動軸の制御によって変更される制御対象の位置情報や速度情報などの物理量を検出する物理量検出装置と、前記指令制御装置が生成する指令と前記物理量検出装置が検出する物理量とに基づき前記モータへの駆動制御信号を発生する駆動制御装置とを備える駆動制御システムにおいて、前記物理量検出装置と前記駆動制御装置とが並列に接続されるデータ通信線路を設け、前記物理量検出装置は、検出した物理量を通信データの形式に変換し前記データ通信線路に当該データ通信線路で規定される通信周期に従って送出し、前記駆動制御装置は、前記データ通信線路から前記物理量データを当該データ通信線路で規定される前記通信周期に従って取り込むようにしたことを特徴とする。

[0045] この発明によれば、エンコーダ等の物理量検出装置は、検出情報を駆動制御装置に対して少な、伝送遅延で、高速にかつ効率よく伝送することができる。

発明の効果

[0046] この発明によれば、エンコーダ等の物理量検出装置の検出情報を、伝送遅延が少なぐ高速にかつ効率よく伝送することが可能な駆動制御システムが得られるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0047] [図 1]図 1は、この発明の実施の形態 1による駆動制御システムの構成を示すブロック図である。

[図 2]図 2は、図 1に示す機械制御装置及び物量検出装置がデータ通信線路を介して通信データの授受を行って制御動作を実現する過程を説明するタイムチャートである。

[図 3]図 3は、この発明の実施の形態 2による駆動制御システムの構成を示すブロック図である。

[図 4]図 4は、図 3に示す機械制御装置及び物量検出装置がデータ通信線路を介して通信データの授受を行う動作を説明するタイムチャートである。

[図 5]図 5は、この発明の実施の形態 3による駆動制御システムの構成を示すブロック図である。

[図 6]図 6は、図 5に示す機械制御装置及び物量検出装置がデータ通信線路を介して通信データの授受を行う動作を説明するタイムチャートである。

[図 7]図 7は、この発明の実施の形態 4による機械制御装置の構成を示すブロック図である。

[図 8]図 8は、従来の駆動制御システムの構成例を示すブロック図である。

[図 9]図 9は、図 8に示す従来の駆動制御システムに画像認識装置を組み込む場合の従来技術による駆動制御システムの構成例を示すブロック図である。

[図 10]図 10は、図 9に示すテーブルの位置制御動作を説明する図である。符号の説明

1 統括制御装置

2, 20 指令制御装置

3 , 3 , 21 , 21 , 21 駆動制御装置

1 2 1 2 3

4 パルス発生装置

5 画像認識装置

6 , 6 エンコーダ

1 2

8 第 1のデータ通信線路群

8 , 8 , 8 , 8 -8 第 1のデータ通信線路

1 2 3 4 m

9 機械制御装置

10 第 2のデータ通信線路群

10 , 10 , 10， 10一 10 第 2のデータ通信線路

1 2 3 4 n

11， 11， 11， 11， 11 物理量検出装置

1 2 3 4

12a, 12b, 12c, 12d, 12e 送信部

13a, 13b, 13c, 13d, 13e 受信部

105 カメラ

106 テーブル

107 , 107 ボー -ルネジ

1 2

108 , 108 サ -ボモータ

1 2

110 ワーク

111 撮像エリア

112 位置決めライン

23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f， 23g, 23h 送受信部

24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f, 24g, 24h 送受信部

25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g, 25h 送受信部

26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h 送受信部

27a, 27b, 27c 送受信部

30 第 1のデータ通信線路群に対する送受信部 31 処理本体部

32 第 2のデータ通信線路群に対する送受信部

33—33 , 36—36 送信バッファ

1 m 1 n

34一 34 , 35 5 受信バッファ

1 m 1一 3

n

発明を実施するための最良の形態

[0049] 以下に図面を参照して、この発明にかかる駆動制御システム及び機械制御装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

[0050] 実施の形態 1.

図 1は、この発明の実施の形態 1による駆動制御システムの構成を示すブロック図である。図 1では、この発明の理解を容易にするため、従来例（図 9)と同様に画像認識装置を組み込んだ駆動制御システムの構成例が示されている。したがって、図 1では、図 9に示した構成要素のうち同一ないしは同等である構成には同一の符号を付している。異なる符号が付された統括制御装置 1,指令制御装置 2,駆動制御装置 3

1

, 3 ,パルス発生装置 4,画像認識装置 5,及びエンコーダ 6 , 6は、主な処理機能

2 1 2

は図 9に示した場合と同様であるが、装置間の通信形態が異なっている。なお、図 1 では、駆動制御装置 3とサーボモータ 108との間に存する接続ラインと、駆動制御

1 1

装置 3とサーボモータ 108との間に存する接続ラインとは、図示を省略した。

2 2

[0051] ここで、この明細書では、指令制御装置 2や駆動制御装置 3 , 3、パルス発生装置

1 2

4、画像認識装置 5など、当該駆動制御システムを構成する主な装置は、特に区別する必要のないときは、単に「機械制御装置」と称する場合がある。図 1では、機械制御装置 9としている。また、図 1では、従来例（図 9)で示した駆動システムを別の観点から構成する意味で位置センサとしてのエンコーダ 6 , 6のみを示してあるが、一般に、

1 2

駆動システムでは、その他、速度センサやトルクセンサ、温度センサなども用いられる。それらは、機械制御装置が作用する上で必要な物理量を検出する装置であるので

、特に区別する必要のないときは、単に「物理量検出装置」と称する場合がある。図 1 では、エンコーダ 6 , 6を物理量検出装置 11としている。物理量検出装置 11と言うと

1 2

きは、図示しない速度センサ等も含まれることになる。

[0052] そして、パルス発生装置 4や画像認識装置 5は、全体の駆動制御を補助する装置であると位置づけられるので、特に区別する必要のないときは、単に「補助制御装置」と称する場合がある。但し、パルス発生装置 4や画像認識装置 5は、補助制御装置の一例である。駆動制御システムがロボットシステムであるときは、ロボットの視覚センサ (画像認識装置)が補助制御装置となる。つまり、この発明で言う補助制御装置は、駆動制御をより高速に、かつ柔軟、高精度に実現するために、種々の物理量検出装置にて検出された物理量データを指令制御装置へのフィードバック情報に加工生成する補助的な装置である。

[0053] さて、統括制御装置 1は、従来例（図 9)とは異なり、図 1に示すように指令制御装置 2とのみ通信する。そして、指令制御装置 2と、駆動制御装置 3 , 3と、パルス発生装

1 2

置 4と、画像認識装置 5とは、それぞれ、 2つのデータ通信線路 8 , 8で構成される第

1 2

1のデータ通信線路群 8を介して所定フォーマットからなる通信データを授受するようになっている。

[0054] 具体的には、指令制御装置 2の送信部 12aが出力する通信データは、第 1のデータ通信線路群 8を介して駆動制御装置 3 , 3とパルス発生装置 4と画像認識装置 5

1 1 2

の各受信部 13b, 13c, 13d, 13eに取り込まれる。また、駆動制御装置 3 , 3とパル

1 2 ス発生装置 4と画像認識装置 5の各送信部 12b, 12c, 12d, 12eが出力する通信データは、第 1のデータ通信線路 8を介して指令制御装置 2の受信部 13aに取り込まれ

2

る。

[0055] また、機械制御装置 9のうち指令制御装置 2を除く駆動制御装置 3 , 3、パルス発

1 2

生装置 4及び画像認識装置 5と物理量検出装置 11であるエンコーダ 6 , 6とは、そ

1 2 れぞれ、 4つのデータ通信線路 10 , 10 , 10 , 10で構成される第 2のデータ通信線

1 2 3 4

路群 10を介して所定フォーマットからなる通信データを授受するようになってヽる。

[0056] 具体的には、エンコーダ 6の送信部 18aが出力する通信データは、第 2のデータ通

1

信線路 10を介して駆動制御装置 3 , 3とパルス発生装置 4と画像認識装置 5の各受

1 1 2

信部 14a, 14b, 14c, 14dに取り込まれる。駆動制御装置 3 , 3とパルス発生装置 4

1 2

と画像認識装置 5の各送信部 15a, 15b, 15c, 14dが出力する通信データは、第 2 のデータ通信線路 10を介してエンコーダ 6の受信部 19aに取り込まれる。

2 1

[0057] また、エンコーダ 6の送信部 18bが出力する通信データは、第 2のデータ通信線路 10を介して駆動制御装置 3 , 3とパルス発生装置 4と画像認識装置 5の各受信部 1

3 1 2

6a, 16b, 16c, 16dに取り込まれる。駆動制御装置 3 , 3とパルス発生装置 4と画像

1 2

認識装置 5の各送信部 17a, 17b, 17c, 17dがそれぞれ出力する通信データは、第 2のデータ通信線路 10を介してエンコーダ 6の受信部 19bに取り込まれる。

4 2

[0058] 次に、図 1と図 2を参照して、図 1に示す駆動制御システムの制御動作について説明する。なお、図 2は、図 1に示す機械制御装置及び物量検出装置装置がデータ通信線を介して通信データの授受を行って制御動作を実現する過程を説明するタイムチャートである。

[0059] 図 2に示すように、第 1のデータ通信線路群 8と第 2の通信線路群 10との間では、第 2の通信線路群 10での通信周期（以降「第 2の通信周期」ともいう）は、第 1のデータ通信線路群 8での通信周期（以降「第 1の通信周期」とも、う）よりも短、周期になつている。また、第 1のデータ通信線路群 8での通信周期の発生タイミングは、第 1のデータ通信線路 8の方が第 1のデータ通信線路 8よりも位相が進んでいる。また、第 2

1 2

のデータ通信線路群 10での通信周期の発生タイミングは、第 2のデータ通信線路 10 と第 2のデータ通信線路 10とは、同相であるが、第 2のデータ通信線路 10の方が

1 3 1 第 2のデータ通信線路 10よりも位相が進んでおり、第 2のデータ通信線路 10の方

2 3 が第 2のデータ通信線路 10よりも位相が進んで、る。

4

[0060] 図 1において、統括制御装置 1は、制御動作の開始時等において指令制御装置 2 に対してパラメータ等の設定'指令を行う。指令制御装置 2は、まず、統括制御装置 1 力の設定'指令に従った位置指令を生成し、その位置指令を内容とし宛先を駆動制御装置 3 , 3とする所定フォーマットの通信データを第 1のデータ通信線路 8にそ

1 2 1 の通信周期に同期して通信周期毎に送出する。

[0061] 図 2では、第 1のデータ通信線路 8に、（i)指令、（i+ 1)指令と順に送出するとして

1

いる。ここでは、指令制御装置 2が生成して送出した (i)指令 (S 1)に着目して説明する。この (i)指令 (S1)は、同じ通信周期で駆動制御装置 3 , 3に取り込まれる（S2)。

1 2

[0062] 一方、エンコーダ 6， 6では、サーボモータ 108， 108のフィードバック位置を検出

1 2 1 2

し、検出したフィードバック位置データを、第 2の通信周期に同期して、エンコーダ 6

1 は第 2のデータ通信線路 10に送出し、エンコーダ 6は第 2のデータ通信線路 10に送出する。第 2の通信周期は、第 1の通信周期よりも短いので、エンコーダ 6 , 6は、

1 2 第 1の通信周期の期間内に複数のフィードバック位置データを送出することになる。

[0063] この場合、エンコーダ 6 , 6では、同一内容のフィードバック位置データを、駆動制

1 2

御装置 3 , 3を宛先とするフィードバック位置データと、パルス発生装置 4と画像認識

1 2

装置 5とを宛先とするフィードバック位置データとして同時に送信することになる。

[0064] 図 2では、指令制御装置 2が (i)指令 (S1)を生成して送出した通信周期付近において、エンコーダ 6はフィードバック位置データ「j -1J「j」「j + 1」を駆動制御装置 3

1 1 1 1 1

, 3を宛先とするフィードバック位置データ (S3)と、パルス発生装置 4と画像認識装

2

置 5とを宛先とするフィードバック位置データ（S4)として第 2のデータ通信線路 10に

1 同時に送信している。

[0065] また、エンコーダ 6はフィードバック位置データ「j—1」「； j」「j + 1」を駆動制御装置

2 2 2 2

3 , 3を宛先とするフィードバック位置データ（S3)と、パルス発生装置 4と画像認識

1 2

装置 5とを宛先とするフィードバック位置データ（S4)として第 2のデータ通信線路 10

3 に同時に送信している。

[0066] したがって、駆動制御装置 3 , 3では、指令制御装置 2が生成して送出した (i)指

1 2

令（S1)を取り込むのと同じ通信周期において、エンコーダ 6 , 6が検出'生成したサ

1 2

ーボモータ 108， 108のフィードバック位置データ（S3)も取り込むことができる。

1 2

[0067] そこで、駆動制御装置 3 , 3では、指令制御装置 2が生成して送出した (i)指令 (S

1 2

1)を取り込んだ第 1のデータ通信周期の次の通信周期で、その (i)指令 (S 1)に基づく位置決め制御（S5a) (S5b)を同時に実行する力その際に、エンコーダ 6 , 6が検

1 2 出 ·生成したサーボモータ 108， 108のフィードバック位置データ（S3)をその実行

1 2

する位置決め制御に反映することができる。

[0068] 具体的に説明する。図 1では、テーブル 106は 2軸のボールネジ 107 , 107で同

1 2 時に駆動する構成となっているので、駆動制御装置 3 , 3は、サーボモータ 108 , 1

1 2 1

08をその特性のばらつきに関わらず、全く同じように位置決め制御できることが求め

2

られる。そのためには、駆動制御装置 3 , 3は、自装置用のエンコーダの情報だけで

1 2

なぐ他装置用のエンコーダの情報も高速に取り込み、位置の差分や特性のばらつきを考慮して位置決め制御を行う必要がある。 [0069] この点に関して、この実施の形態 1では、上記したように、駆動制御装置 3 , 3では

1 2

、指令制御装置 2が生成して送出した (i)指令 (S1)を取り込むのと同じ通信周期にて、エンコーダ 6 , 6が検出'生成したサーボモータ 108 , 108のフィードバック位置

1 2 1 2

データ（S3)も取り込むことができるので、駆動制御装置 3では、エンコーダ 6の情報

1 1 だけでなぐエンコーダ 6の情報も同時に取得することができる。駆動制御装置 3も

2 2 同様である。

[0070] したがって、駆動制御装置 3 , 3では、互いのサーボモータの制御位置の差分や

1 2

特性のばらつきを考慮して位置決め制御を行うことが可能になる。しかもエンコーダ 6 , 6からは各サーボモータのフィードバック位置データが高い頻度で入力するので、

1 2

駆動制御装置 3 , 3では、高精度に位置決め制御を行うことができるようになる。

1 2

[0071] また、パルス発生装置 4や画像認識装置 5では、指令制御装置 2が生成して送出した (i)指令 (S1)を駆動制御装置 3 , 3が取り込むのと同じ通信周期において、ェンコ

1 2

ーダ 6， 6が検出 ·生成したサーボモータ 108， 108のフィードバック位置データ（S

1 2 1 2

4)を取り込むことができる。

[0072] したがって、パルス発生装置 4や画像認識装置 5では、駆動制御装置 3 , 3が位置

1 2 決め制御（S5a) (S5b)を同時に実行するのと同じ第 1の通信周期において時間遅れなぐエンコーダ 6 , 6から取得したサーボモータ 108 , 108のフィードバック位置

1 2 1 2

データ（S4)を用いてカメラ 105を制御し、撮像したワーク 110の画像力も補正位置認識処理 (S6)を実行することができる。

[0073] 具体的に説明する。パルス発生装置 4は、上記フィードバック位置データ（S4)を監視し、ある設定値で画像認識装置 5に付属するカメラ 105や照明機器のシャツタパルス等のトリガパルスを生成する。図 1に示す例では、駆動制御装置 3 , 3がサーボモ

1 2

ータ 108， 108によってボールネジ 107， 107を回転させてテーブル 106を水平

1 2 1 2

方向に移動させるので、テーブル 106が適当な撮像ポイントに移動したときに、テーブル 106上のワーク 110をカメラ 105にて撮像するためのシャツタパルスを生成する。

[0074] そして、画像認識装置 5は、カメラ 105にて撮像されたワーク 110の画像に画像処理を施してワーク 110の位置を認識する駆動制御システムの補正位置認識処理 (S6 )を実行する。図 1に示す例では、テーブル 106の停止ポイントとして、位置決めライン 112を予め設定しておき、当該位置決めライン 112にワーク 110の右端が達した時にテーブル 106を停止する場合に、画像認識装置 5は、当該ワーク 110の位置の認識データを使用して補正位置を計測する（S6)。

[0075] 画像認識装置 5にて計測された補正位置 (S6)は、第 1のデータ通信線路 8を介し

2 て指令制御装置 2に送信される (S7)。指令制御装置 2は、画像認識装置 5が計測処理 (S6)を行った第 1の通信周期の次の通信周期にお、て、補正位置である (k)指令を生成し (S8)、その補正位置指令を第 1のデータ通信線路 8を介して、駆動制御

1

装置 3及び駆動制御装置 3に送信する（S9)。駆動制御装置 3及び駆動制御装置

1 2 1

3は、指令制御装置 2が (k)指令生成処理 (S8)を行った第 1の通信周期の次の通

2

信周期において、その補正位置指令に従って (k)位置決め制御を同時に実行する（ SlOa) (S10b)。

[0076] なお、図 1では、パルス発生装置 4と画像認識装置 5とを分けて示したが、画像認識装置にパルス発生機能を内蔵することができる。この場合は、付属するカメラや照明のシャツタパルスを生成するために、エンコーダ 6のフィードバック位置データ（· · ·、 j —l、j、j + 1、 · · ·）、及びエンコーダ 6のフィードバック位置データ（· · ·、;!—l、j、j

1 1 1 2 2 2 2

+ 1、 · · ·）を、パルス発生機能を内蔵する画像認識装置に送信し、当該シャツタパルスを生成しカメラの撮像制御を行うことになる。

[0077] 以上は、テーブル 106が予め仮に設定した停止位置まで移動中に、画像認識装置 5がカメラ 105にて撮像した撮像エリア 111内の画像によってワーク 110の位置を認識してその位置情報を指令制御装置 2に直接与え、指令制御装置 2がワーク 110の位置情報から補正指令を算出し、駆動制御装置 3 , 3に送信する。これを通信周期

1 2

ごとに繰り返すことで、駆動制御装置 3 , 3がモータ 108、 108を駆動制御してボー

1 2 1 2

ルネジ 107， 107を回転させ、テーブル 106をワーク 110の右端が位置決めライン 1

1 2

12に達するまで移動させる例である。

[0078] この動作例力理解できるように、この実施の形態 1にて実現される一連の位置補正を考慮した位置決め制御は、統括制御装置 1がその都度介在することがなぐ指令制御装置 2を含む機械制御装置 9と物理量検出装置 11、及びその間を接続する第 1のデータ通信線路群 8及び第 2のデータ通信線路群 10のみで実施することができる。

[0079] このとき、第 2のデータ通信線路群 10での通信速度を第 1のデータ通信線路群 8よりも高速とし、機械制御装置 9を制御する位置指令等の制御情報よりも高 1、頻度で物理量検出装置 11が物理量を検出'伝送するようにしたので、上記の一連の位置補正を考慮した位置決め制御を高精度で実施することができる。

[0080] このように、実施の形態 1によれば、駆動制御システムを構成する機械制御装置（駆動制御装置、補助制御装置)と、機械制御装置が作用するのに必要な位置情報等の物理量を検出する物理量検出装置との間をデータ通信線路で接続し、物理量検出装置が検出した物理量情報を当該データ通信線路上の任意の機械制御装置に直接一定周期で同期伝送するようにしたので、通信遅延を軽減し、物理量情報を高速に伝送できるようになる。したがって、駆動制御システムを構成する機械制御装置 (駆動制御装置、補助制御装置)が装置間で協調し、かつ高速に同期を取って制御を行うことが可能となる。

[0081] このとき、各機械制御装置 (指令制御装置、駆動制御装置、補助制御装置)の間を位置指令情報等の制御情報を一定周期で同期伝送する第 1のデータ通信線路群で接続し、また、前記機械制御装置 (図 1では指令制御装置を除いたが含めてもよい）の各装置と物理量検出装置との間を物理量検出装置が検出した物理量情報 (位置情報等)を指令制御装置以外の任意の前記機械制御装置に前記第 1のデータ通信線路群での通信周期よりも短い一定周期で同期伝送する第 2のデータ通信線路群で接続したので、各機械制御装置では、高い頻度で物理量情報を取得することができ、制御精度の向上が図れるようになる。そして、第 1のデータ通信線路群に関わる送受信系では、安価な低速通信用の部品を使用することができるので、通信に係るコストが低減できる。

[0082] また、前記機械制御装置の各装置と物理量検出装置との間で制御情報や物理量情報を直接授受することができるので、他の機械制御装置 (例えば画像認識装置、パルス発生装置)の制御情報を、統括制御装置を介して通信する必要がなくなり、統括制御装置の負荷を軽減できる効果がある。

[0083] 加えて、第 1のデータ通信線路群及び第 2のデータ通信線路群では、所定フォーマットの数値データの形式で伝送するので、通信エラー処理を簡単に実施することができる。また、高い周波数のパルス列信号をそのまま伝送する場合に問題となったパルス信号の品質劣化もなくなり、ノイズの影響も受け難くなる。例えば、パルス発生装置又は画像認識装置に、第 2のデータ通信線路群を経由してエンコーダからの位置情報をサーボモータの回転数に依存しな、数値データとして直接送信するので、ノィズ等の問題を有効に回避することができる。したがって、装置間の伝送距離を長くすることがでさるよう〖こなる。

[0084] 実施の形態 2.

図 3は、この発明の実施の形態 2による駆動制御システムの構成を示すブロック図である。この実施の形態 2では、実施の形態 1にて説明した装置間のデータ通信方法の具体例等 (その 1)について説明する。なお、指令制御装置は、実施の形態 1では、物理量検出装置とは通信を行わないとしたが、構築する駆動制御システムの性格等によっては、物理量検出装置とも通信を行う場合もあるので、図 3では、指令制御装置は、物理量検出装置とも通信を行うことができるような表現にしてある。

[0085] 図 3に示す駆動制御システムでは、統括制御装置 1と、機械制御装置である指令制御装置 20及び駆動制御装置 21 , 21 , 21と、物理量検出装置 11 , 11 , 11とが

1 2 3 1 2 3 示され、図 1に示した補助制御装置は図示を省略されている。物理量検出装置 11 ,

1

11

2， 11

3は、位置センサ（エンコーダ）や速度センサなどである。

[0086] 統括制御装置 1は、指令制御装置 20とのみ通信を行う。指令制御装置 20と駆動制御装置 21 , 21 , 21とは、第 1のデータ通信線路群 8を介して通信を行う。第 1のデ

1 2 3

ータ通信線路群 8は、 4本のデータ通信線路 8 , 8 , 8 , 8で構成されている。換言

1 2 3 4

すれば、指令制御装置 20と駆動制御装置 21 , 21 , 21とは、それぞれ、 4本のデー

1 2 3

タ通信線路 8 , 8 , 8 , 8に個別にアクセスすることができる送受信部を備えている。

1 2 3 4

[0087] すなわち、指令制御装置 20は、第 1のデータ通信線路 8に接続される送受信部 23

1

aと、第 1のデータ通信線路 8に接続される送受信部 23bと、第 1のデータ通信線路 8

2

に接続される送受信部 23cと、第 1のデータ通信線路 8に接続される送受信部 23d

3 4

とを備えている。

[0088] 駆動制御装置 21は、第 1のデータ通信線路 8に接続される送受信部 24aと、第 1 のデータ通信線路 8に接続される送受信部 24bと、第 1のデータ通信線路 8に接続

2 3 される送受信部 24cと、第 1のデータ通信線路 8に接続される送受信部 24dとを備え

4

ている。

[0089] また、駆動制御装置 21は、第 1のデータ通信線路 8に接続される送受信部 25aと

2 1

、第 1のデータ通信線路 8に接続される送受信部 25bと、第 1のデータ通信線路 8に

2 3 接続される送受信部 25cと、第 1のデータ通信線路 8に接続される送受信部 25dとを

4

備えている。

[0090] また、駆動制御装置 21は、第 1のデータ通信線路 8に接続される送受信部 26aと

3 1

、第 1のデータ通信線路 8に接続される送受信部 26bと、第 1のデータ通信線路 8に

2 3 接続される送受信部 26cと、第 1のデータ通信線路 8に接続される送受信部 26dとを

4

備えている。

[0091] そして、第 2のデータ通信線路群 10は、 4本のデータ通信線路 10 , 10 , 10 , 10

1 2 3 4 で構成され、指令制御装置 20及び駆動制御装置 21 , 21 , 21は、それぞれ、 4本

1 2 3

のデータ通信線路 10 , 10 , 10 , 10に個別にアクセスすることができる送受信部を

1 2 3 4

備えている。

[0092] すなわち、指令制御装置 20は、第 2のデータ通信線路 10に接続される送受信部 2

4

3eと、第 2のデータ通信線路 10に接続される送受信部 23fと、第 2のデータ通信線

3

路 10に接続される送受信部 23gと、第 2のデータ通信線路 10に接続される送受信

2 1

部 23hとを備えている。

[0093] 駆動制御装置 21は、第 2のデータ通信線路 10に接続される送受信部 24eと、第

1 4

2のデータ通信線路 10に接続される送受信部 24fと、第 2のデータ通信線路 10に

3 2 接続される送受信部 24gと、第 2のデータ通信線路 10に接続される送受信部 24hと

1

を備えている。

[0094] 駆動制御装置 21は、第 2のデータ通信線路 10に接続される送受信部 25eと、第

2 4

2のデータ通信線路 10に接続される送受信部 25fと、第 2のデータ通信線路 10に

3 2 接続される送受信部 25gと、第 2のデータ通信線路 10に接続される送受信部 25hと

1

を備えている。

[0095] 駆動制御装置 21は、第 2のデータ通信線路 10に接続される送受信部 26eと、第 2のデータ通信線路 10に接続される送受信部 26fと、第 2のデータ通信線路 10に

3 2 接続される送受信部 26gと、第 2のデータ通信線路 10に接続される送受信部 26hと

1

を備えている。

[0096] 一方、物理量検出装置 11 , 11 , 11は、それぞれ、 1つの送受信部を備え、 4本の

1 2 3

データ通信線路 10， 10， 10， 10のうちの 1つにアクセスすることができるようにな

1 2 3 4

つている。具体的には、図 3では、物理量検出装置 11 , 11 , 11が備えている送受

1 2 3

信部 27a, 27b, 27cは、それぞれ、第 2のデータ通信線路 10に接続されている。

4

[0097] 次に、図 3と図 4を参照して、図 3に示す駆動制御システムに実施されるデータ通信の形態について説明する。なお、図 4は、図 3に示す機械制御装置及び物量検出装置がデータ通信線路を介して通信データの授受を行う動作を説明するタイムチャートである。

[0098] 図 4に示すように、図 3に示す駆動制御システムでは、指令制御装置 20は、駆動制御装置 21 , 21 , 21への各位置指令データを第 1のデータ通信線路 8のみを使用

1 2 3 1

して送信する。また、駆動制御装置 21 , 21 , 21は、指令制御装置 20への状態デ

1 2 3

ータを、第 1のデータ通信線路 8のみを使用して送信する。また、物理量検出装置 1

2

1 , 11 , 11は、検出した物理量情報を第 2のデータ通信線路 10のみを使用して駆

1 2 3 4

動制御装置 21 , 21 , 21等に送信するとしている。

1 2 3

[0099] 図 4において、指令制御装置 20は、第 1のデータ通信線路 8上に駆動制御装置 2

1

1 , 21 , 21向けの指令データを、第 1のデータ通信周期毎に、「潘目の指令デー

1 2 3

タ」「i+ 1番目の指令データ」 · ·と繰り返し送信する。

[0100] 同時に、駆動制御装置 21 , 21 , 21では、第 1のデータ通信周期内での自装置

1 2 3

の送信時刻を監視し、自装置の送信時刻になると、指令制御装置 20が使用する同じ第 1のデータ通信周期毎に、第 1のデータ通信線路 8を経由して指令制御装置 20

2

に対し自装置の状態データを送信する。その結果、各駆動制御装置の状態データは、第 1のデータ通信周期以内に時分割して送信される。つまり、指令制御装置 20 が使用する同じ第 1のデータ通信周期毎に、「駆動制御装置 21の状態データ」と「駆

1

動制御装置 21の状態データ」と「駆動制御装置 21の状態データ」とが組になって、

2 3

「1番目の状態データ」「i+ 1番目の状態データ」 · ·と繰り返し送信される。 [0101] 一方、物理量検出装置 11 , 11 , 11では、第 2のデータ通信周期毎に、第 2のデ

1 2 3

ータ通信周期内での自装置の送信時刻を監視し、自装置の送信時刻になると、第 2 のデータ通信線路 10を経由して駆動制御装置 21 , 21 , 21等に対し、自装置の

4 1 2 3

物理量データ（実施の形態 1での例で言えば位置データ）を送信する。その結果、各物理量検出装置の位置データは、第 2のデータ通信周期以内に時分割して送信される。つまり、各物理量検出装置は、「； j番目の位置データ」を時分割して送信後、次の通信周期に「j + l番目の位置データ」を時分割して送信し、以後、これを繰り返す

[0102] このように、実施の形態 2によれば、図 3では、補助制御装置は図示してないが、駆動制御システムを構成する各機械制御装置は、第 1のデータ通信線路群を構成する 2以上のデータ通信線路に対して個別にアクセスすることができる送受信手段を備えるので、通信するデータの種類、第 1の通信周期内で一度に送信するデータ量、第 1 の通信周期の時間幅、通信方向等に応じて、第 1のデータ通信線路を最適に選択することができる。

[0103] この実施の形態 2では具体例（1)として、図 4では、指令制御装置が複数の駆動制御装置に送信するデータ量は、第 1の通信周期内で一度に送信できるデータ量であることから、指令制御装置は、第 1のデータ通信線路群の中で駆動制御装置への送信用である 1つの第 1のデータ通信線路を選択して複数の駆動制御装置に対して一度に送信する。また、複数の駆動制御装置が指令制御装置に送信するデータ量は、第 1の通信周期内で一度に送信できるデータ量であることから、複数の駆動制御装置は、第 1のデータ通信線路群の中で指令制御装置への送信用である 1つの第 1のデータ通信線路を選択して指令制御装置に対して一度に送信する場合を示した。

[0104] また、駆動制御システムを構成する各機械制御装置は、物理量情報を収集する第 2のデータ通信線路群に対しても構成する 1以上の第 2のデータ通信線路に対して個別にアクセスすることができる送受信手段を備えるので、それぞれ 1つの送受信手段を備える複数の物理量検出装置は、第 2の通信周期内で一度に送信するデータ量、第 2の通信周期の時間幅等に応じて、その 1以上の第 2のデータ通信線路を最適に選択することができる。 [0105] この実施の形態 2では具体例（1)として、図 4では、複数の物理量検出装置が送信するデータ量は、第 2の通信周期内に一度に送信できるデータ量であることから、複数の物理量検出装置は、第 2のデータ通信線路群を構成する 1以上の第 2のデータ通信線路のうちの任意の 1つを共通に選択して機械制御装置に対して一度に送信する場合を示した。

[0106] したがって、実施の形態 2によれば、駆動制御装置等が増加しても各装置間で協調し、かつ高速に同期を取って制御を行うことが可能な駆動制御システムを実現することができる。

[0107] また、実施の形態 2でのデータ通信方法によれば、指令制御装置と複数の駆動制御装置との間では、指令制御装置は 1本のデータ通信線路を専用して位置指令情報を送信するのに対し、複数の駆動制御装置は 1本のデータ通信線路を共用して状態データを送信することができる。また、複数の物理量検出装置は、 1本のデータ通信線路を共用して物理量データを送信することができる。したがって、図 3では、第 1 のデータ通信線路群として 4本示してある力 2本で足りる。また、第 2のデータ通信線路群として 4本示してある力 1本で足りる。すなわち、この実施の形態 2によれば、データ通信線路の増加によるコストアップを抑制することができる。

[0108] 実施の形態 3.

図 5は、この発明の実施の形態 3による駆動制御システムの構成を示すブロック図である。この実施の形態 3では、実施の形態 1にて説明した装置間のデータ通信方法の具体例等 (その 2)について説明する。なお、指令制御装置は、図 3と同様に、物理量検出装置とも通信を行うことができるような表現にしてある。

[0109] 図 5に示す駆動制御システムでは、図 3に示す駆動制御システムにおいて、物理量検出装置 11 , 11 , 11が備えている送受信部 27a, 27b, 27cと第 2のデータ通信

1 2 3

線路群 10との接続関係が変更になっている。

[0110] すなわち、物理量検出装置 11が備えている送受信部 27aは、第 2のデータ通信線

1

路 10に接続されている。物理量検出装置 11が備えている送受信部 27bは、第 2の

4 2

データ通信線路 10に接続されている。物理量検出装置 11が備えている送受信部

3 3

27cは、第 2のデータ通信線路 10に接続されている。 [0111] 次に、図 5と図 6を参照して、図 5に示す駆動制御システムに実施されるデータ通信の形態について説明する。なお、図 6は、図 5に示す機械制御装置及び物量検出装置がデータ通信線路を介して通信データの授受を行う動作を説明するタイムチャートである。

[0112] 図 6に示すように、図 5に示す駆動制御システムでは、指令制御装置 20から駆動制御装置 21 , 21への位置指令データは第 1のデータ通信線路 8を共通に使用して

1 2 1 送信し、指令制御装置 20から駆動制御装置 21への位置指令データは第 1のデー

3

タ通信線路 8を使用して送信する。また、指令制御装置 20への状態データを、駆動

3

制御装置 21 , 21は第 1のデータ通信線路 8を共通に使用して送信し、駆動制御装

1 2 2

置 21は第 1のデータ通信線路 8を使用して送信するとしている。

3 4

[0113] そして、物理量検出装置 11は、検出した物理量情報を第 2のデータ通信線路 10

1 4 を使用して駆動制御装置 21 , 21 , 21に送信する。物理量検出装置 11は、検出し

1 2 3 2 た物理量情報を第 2のデータ通信線路 10を使用して駆動制御装置 21 , 21 , 21

3 1 2 3 等に送信する。物理量検出装置 11は、検出した物理量情報を第 2のデータ通信線

3

路 10を使用して駆動制御装置 21 , 21 , 21に送信するとしている。

2 1 2 3

[0114] 図 6において、指令制御装置 20は、第 1のデータ通信線路 8上に駆動制御装置 2

1

1 , 21向けの指令データを、第 1のデータ通信周期毎に、「潘目の指令データ」「i

1 2

+ 1番目の指令データ」 · · ·と繰り返し送信する。同時に、指令制御装置 20は、上記と並行して第 1のデータ通信線路 8上に駆動制御装置 21向けの指令データを、第 1

3 3

のデータ通信周期毎に、「潘目の指令データ」「i+ 1番目の指令データ」 · · ·と繰り返し送信する。

[0115] 同時に、駆動制御装置 21 , 21は、第 1のデータ通信周期毎に、第 1のデータ通

1 2

信周期内での自装置の送信時刻を監視し、自装置の送信時刻になると、指令制御装置 20が使用する同じ第 1のデータ通信周期毎に、第 1のデータ通信線路 8を経由

2 して指令制御装置 20に対し自装置の状態データを送信する。その結果、駆動制御装置 21 , 21の状態データは、第 1のデータ通信周期以内に時分割して送信される

1 2

。つまり、指令制御装置 20が使用する同じ第 1のデータ通信周期毎に、「駆動制御装置 21の状態データ」と「駆動制御装置 21の状態データ」とが組になって、「i番目の状態データ」「i+ 1番目の状態データ」 · ·と繰り返し送信される。

[0116] また、同時に、駆動制御装置 21は、第 1のデータ通信周期内での自装置の送信

3

時刻を監視し、自装置の送信時刻になると、指令制御装置 20が使用する同じ第 1のデータ通信周期毎に、第 1のデータ通信線路 8を経由して指令制御装置 20に対し

4

自装置の状態データを「潘目の状態データ」「i+ 1番目の状態データ」 · ·と繰り返し送信する。

[0117] 一方、物理量検出装置 11 , 11 , 11では、第 2のデータ通信周期毎に位置データ

1 2 3

を、物理量検出装置 11は第 2のデータ通信線路 10を経由して駆動制御装置 21 ,

1 4 1

21 , 21等に対して送信し、物理量検出装置 11は第 2のデータ通信線路 10を経

2 3 2 3 由して駆動制御装置 21 , 21 , 21等に対して送信し、物理量検出装置 11は第 2の

1 2 3 3 データ通信線路 10を経由して駆動制御装置 21 , 21 , 21等に対して送信する。つ

2 1 2 3

まり、各物理量検出装置は、物理量データ (位置データ）を 3本のデータ通信路を使用して同時に並列に送信する。

[0118] 図 4と図 6との比較力理解できるように、第 2の通信周期は、図 4と図 6とで共に第 1 の通信周期よりも短いが、図 6の方が図 4の場合よりも相当に短くなつている。したがつて、図 6に示す場合は、物理量データをより高速にかつ多数を並列に伝送できるので、駆動制御装置 21 , 21 , 21等は、第 1の通信周期内で、図 4に示す場合よりも、

1 2 3

より多数の物理量データを収集できることになる。

[0119] このように、実施の形態 3によれば、図 5では、補助制御装置は図示してないが、駆動制御システムを構成する各機械制御装置は、第 1のデータ通信線路群を構成する 2以上のデータ通信線路に対して個別にアクセスすることができる送受信手段を備えるので、通信するデータの種類、第 1の通信周期内で一度に送信するデータ量、第 1 の通信周期の時間幅、通信方向等に応じて、第 1のデータ通信線路を最適に選択することができる。

[0120] この点は実施の形態 2と同様であるが、実施の形態 3では、その具体例（2)として、図 6では、指令制御装置が複数の駆動制御装置に送信するデータ量は、第 1の通信周期内で一度に送信できるデータ量でないことから、指令制御装置は、データ量の多い駆動制御装置に対しては第 1のデータ通信線路群の中で駆動制御装置への送信用である 1つの第 1のデータ通信線路を選択して送信する一方、データ量の少ない幾つかの駆動制御装置に対してはそれらをまとめて扱い第 1のデータ通信線路群の中で駆動制御装置への送信用である他の 1つの第 1のデータ通信線路を選択してそのまとめた複数の駆動制御装置に対して一度に送信する。

[0121] そして、複数の駆動制御装置のうち、送信するデータ量の多い駆動制御装置は、第 1のデータ通信線路群の中で指令制御装置への送信用である 1つの第 1のデータ通信線路を選択して指令制御装置に対して送信する一方、送信するデータ量の少ない幾つかの駆動制御装置は、まとまって第 1のデータ通信線路群の中で指令制御装置への送信用である他の 1つの第 1のデータ通信線路を選択して指令制御装置に対して一度に送信する時分割伝送の場合を示した。

[0122] また、駆動制御システムを構成する各機械制御装置は、物理量情報を収集する第 2のデータ通信線路群に対しても構成する 1以上の第 2のデータ通信線路に対して個別にアクセスすることができる送受信手段を備えるので、それぞれ 1つの送受信手段を備える複数の物理量検出装置は、第 2の通信周期内で一度に送信するデータ量、第 2の通信周期の時間幅等に応じて、その 1以上の第 2のデータ通信線路を最適に選択することができる。

[0123] この点は実施の形態 2と同様であるが、実施の形態 3では、その具体例（2)として、図 6では、複数の物理量検出装置が高い頻度で物理量データを送信する必要がある等の要請に応える方策として、第 2の通信周期を図 4に示した場合よりも短く構成し、複数の物理量検出装置が、それぞれ複数の第 2のデータ通信線路のうちの 1つのを専用に選択して機械制御装置に対して一度に並列送信する場合を示した。

[0124] この場合は、第 1のデータ通信線路群及び第 2のデータ通信線路群では、データ通信線路数は実施の形態 2よりも増えるが、機械制御装置は、第 1の通信周期内で、実施の形態 2に示す場合よりも、より多数の物理量データを収集できることになる。

[0125] したがって、実施の形態 3によれば、実施の形態 2と同様に、駆動制御装置等が増カロしても、各装置間で協調し、かつ高速に同期を取って制御を行うことが可能な駆動制御システムを実現することができるが、その駆動制御を高精度化することができる。

[0126] 実施の形態 4. 図 7は、この発明の実施の形態 4による機械制御装置の構成を示すブロック図である。図 7に示す機械制御装置 9は、第 1のデータ通信線路群 8に対する送受信部 30と、第 2のデータ通信線路群 10に対する送受信部 32と、両送受信部間に介在する機械制御装置 9の処理本体部 31とで構成されて!ヽる。

[0127] また、第 1のデータ通信線路群 8は、 m本の第 1のデータ通信線路 8— 8で構成さ

1 m れ、第 2のデータ通信線路群 10は、 n本の第 2のデータ通信線路 10— 10で構成さ

1 n れている。

[0128] 第 1のデータ通信線路群 8に対する送受信部 30は、 m本の第 1のデータ通信線路 8一 8 に対して、 m個の送信バッファ 33— 33と m個の受信バッファ 34— 34とで

1 m 1 m 1 m 構成されるが、各送信バッファの入力端は 1つにまとまって処理本体部 31の 1つの第 1のデータ通信線路群側出力ポートに接続され、各受信バッファの出力端は 1つにまとまつて処理本体部 31の 1つの第 1のデータ通信線路群側入力ポートに接続されている。

[0129] 第 2のデータ通信線路群 10に対する送受信部 32は、 n本の第 2のデータ通信線路 10一 10に対して、 n個の受信バッファ 35— 35と n個の送信バッファ 36— 36とで

1 n 1 n 1 n 構成されるが、上記と同様に、各送信バッファの入力端は 1つにまとまって処理本体部 31の 1つの第 2のデータ通信線路群側出力ポートに接続され、各受信バッファの出力端は 1つにまとまって処理本体部 31の 1つの第 2のデータ通信線路群側入力ポートに接続されている。

[0130] このように構成された機械制御装置において、第 1のデータ通信線路群 8に対しては、送受信部 30の送信バッファ 33— 33と受信バッファ 34— 34とを個別に導通

1 m 1 m

制御することにより、少なくとも 1以上の第 1のデータ通信線路を任意に選択して制御情報を送受信することができる。例えば、第 1のデータ通信線路 8の制御情報を受 m

信バッファ 34にて取り込み、処理された制御情報を送信バッファ 33力第 1のデー m 1

タ通信線 8に送信することができる。

1

[0131] また、第 2のデータ通信線路群 10に対しては、送受信部 32の送信バッファ 36— 3

1

6と受信バッファ 35— 35とを個別に導通制御することにより、少なくとも 1以上の第 2のデータ通信線路を任意に選択して物理量情報を送受信することができる。例えば、第 2のデータ通信線路 10_nの物理量情報を受信バッファ 35_nにて取り込み、処理された物理量情報を送信バッファ 36力も第 2のデータ通信線路 10に送信すること

1 1

ができる。

[0132] そして、図 7では、処理本体部 31は第 1のデータ通信線路群側と第 2のデータ通信線路群側にそれぞれ備える送受信ポートが 1組であるので、上述のように、同時には、第 1のデータ通信線路群のいずれか一の通信線路を用いて制御情報を送受信し、また第 2のデータ通信線路群のいずれか一の通信線路を用いて物理量情報を送受信することになる力処理本体部 31の第 1のデータ通信線路群側と第 2のデータ通信線路群側の双方または一方に設ける送受信ポートを複数にすれば、第 1のデータ通信線路群側と第 2のデータ通信線路群側の双方または一方において同時に複数の受信または送信も可能にすることができる。

[0133] このように、この実施の形態 4によれば、第 1のデータ通信線路群と第 2のデータ通信線路群の双方または一方における各データ通信線路に対して送受信手段を設けるので、同時に複数のデータ通信線路の情報を送受信することが可能となる。

[0134] また、第 1のデータ通信線路群と第 2のデータ通信線路群の双方または一方における各データ通信線路に対して設ける送受信手段のバッファの導通を制御することで、任意のデータ通信線路の情報を選択して受信し、他のデータ通信線路に送信することが可能であるので、必要な情報を同時に各機械制御装置に送信することが可能となる。

[0135] したがって、通信情報の種類、通信周期、通信方向等に合せてデータ通信線路を最適に選択し駆動制御システムを構成することで、システムコストを抑えて、駆動制御に必要な制御情報や物理量情報を柔軟にかつ効率よく同期伝送することが可能な駆動制御システムを構成できる効果がある。

[0136] なお、以上説明した実施の形態では、補助制御装置を含めた駆動制御システムにおいて装置間がデータ通信線路を介して高速に信号授受を行う場合を示したが、この発明は、これに限定されるものではなぐ補助制御装置を含まない駆動制御システムにおいても同様に適用できるものであり、同様の効果を得ることができる。

[0137] また、物理量検出装置に設ける第 2のデータ通信線路群との送受信部は、図 7に示した第 2データ通信線路群の送受信部 32と同様の構成としてもよい。

産業上の利用可能性

以上のように、この発明に力かる駆動制御システム及び機械制御装置は、数値制御装置やロボット、半導体製造装置、電子デバイスの実装装置等の駆動制御を必要とする種々のメカトロ製品に使用するのに適している。

Claims

請求の範囲

[1] 制御対象の駆動軸を制御するモータを駆動制御する指令を生成する指令制御装置と、前記モータによる駆動軸の制御によって変更される制御対象の位置情報や速度情報などの物理量を検出する物理量検出装置と、前記指令制御装置が生成する指令と前記物理量検出装置が検出する物理量とに基づき前記モータへの駆動制御信号を発生する駆動制御装置とを備える駆動制御システムにおいて、

前記物理量検出装置と前記駆動制御装置とが並列に接続されるデータ通信線路を設け、

前記物理量検出装置は、検出した物理量を通信データの形式に変換し前記データ通信線路に当該データ通信線路で規定される通信周期に従って送出し、前記駆動制御装置は、前記データ通信線路から前記物理量データを当該データ通信線路で規定される前記通信周期に従って取り込むようにしたことを特徴とする駆動制御システム。

[2] 前記指令制御装置が前記指令を生成する際に必要になる前記制御対象の変位情報を前記物理量検出装置が検出する物理量に基づき生成する補助制御装置を備え当該補助制御装置は、前記データ通信線路に接続され、前記データ通信線路から前記物理量データを当該データ通信線路で規定される前記通信周期に従って取り込むようにしたことを特徴とする請求項 1に記載の駆動制御システム。

[3] 前記指令制御装置とのみ通信して前記駆動制御システムを統括する統括制御装置を備えて、ることを特徴とする請求項 1に記載の駆動制御システム。

[4] 前記データ通信線路の本数は、複数の前記物理量検出装置が送信するデータ量と前記通信周期の時間幅との関係に応じて定められることを特徴とする請求項 1に記載の駆動制御システム。

[5] 前記データ通信線路が複数本で構成されて!ヽる場合に、前記駆動制御装置は、前記指令制御装置が前記指令を生成する際に必要になる前記制御対象の変位情報を前記物理量検出装置が検出する物理量に基づき生成する補助制御装置を備える場合は当該補助制御装置も同様に、各データ通信線路にアクセスすることができる送受信手段を備え、それぞれ、一のデータ通信線路から取り込んだ物理量データを他の一のデータ通信線路に送出することを特徴とする請求項 1に記載の駆動制御システム。

[6] 制御対象の駆動軸を制御するモータを駆動制御する指令を生成する指令制御装置と、前記モータによる駆動軸の制御によって変更される制御対象の位置情報や速度情報などの物理量を検出する物理量検出装置と、前記指令制御装置が生成する指令と前記物理量検出装置が検出する物理量とに基づき前記モータへの駆動制御信号を発生する駆動制御装置とを備える駆動制御システムにおいて、

前記指令制御装置と前記駆動制御装置とが並列に接続される第 1のデータ通信線路を設け、前記指令制御装置と前記駆動制御装置とが相互間で授受する制御情報を通信データの形式で前記第 1のデータ通信線路に当該第 1のデータ通信線路で規定される第 1の通信周期に従って送出し取り込むようにし、かつ

前記指令制御装置と前記駆動制御装置と前記物理量検出装置とのうち少なくとも前記物理量検出装置と前記駆動制御装置とが並列に接続されるデータ通信線路であって、前記第 1のデータ通信線路で規定される第 1の通信周期よりも短い第 2の通信周期を有する第 2のデータ通信線路を設け、前記物理量検出装置は、検出した物理量を通信データの形式に変換し前記第 2のデータ通信線路に前記第 2の通信周期に従って送出し、前記駆動制御装置は、前記第 2のデータ通信線路から前記物理量データを前記第 2の通信周期に従って取り込むようにしたことを特徴とする駆動制御システム。

[7] 前記指令制御装置が前記指令を生成する際に必要になる前記制御対象の変位情報を前記物理量検出装置が検出する物理量に基づき生成する補助制御装置を備え当該補助制御装置は、前記第 1のデータ通信線路と前記第 1のデータ通信線路とにそれぞれ接続され、前記第 1のデータ通信線路を介して当該第 1のデータ通信線路で規定される第 1の通信周期に従って前記指令制御装置と制御情報の授受を行い、前記第 2のデータ通信線路から前記物理量データを前記第 2の通信周期に従つて取り込むようにしたことを特徴とする請求項 6に記載の駆動制御システム。

[8] 前記指令制御装置とのみ通信して前記駆動制御システムを統括する統括制御装置を備えて、ることを特徴とする請求項 6に記載の駆動制御システム。

[9] 前記第 1のデータ通信線路の本数は、前記指令制御装置と前記駆動制御装置と、前記指令制御装置が前記指令を生成する際に必要になる前記制御対象の変位情報を前記物理量検出装置が検出する物理量に基づき生成する補助制御装置を備える場合は当該補助制御装置とが通信するデータの種類、送信するデータ量と前記第 1の通信周期の時間幅との関係、通信方向に応じて定められることを特徴とする請求項 6に記載の駆動制御システム。

[10] 前記第 2のデータ通信線路の本数は、複数の前記物理量検出装置が送信するデータ量と前記第 2の通信周期の時間幅との関係に応じて定められることを特徴とする請求項 6に記載の駆動制御システム。

[11] 前記第 1のデータ通信線路が複数本で構成されている場合に、前記指令制御装置と前記駆動制御装置とは、前記指令制御装置が前記指令を生成する際に必要になる前記制御対象の変位情報を前記物理量検出装置が検出する物理量に基づき生成する補助制御装置を備える場合は当該補助制御装置も同様に、各第 1のデータ通信線路にアクセスすることができる送受信手段を備え、それぞれ、一の第 1のデータ通信線路力取り込んだ制御用データを他の一の第 1のデータ通信線路に送出することを特徴とする請求項 6に記載の駆動制御システム。

[12] 前記第 2のデータ通信線路が複数本で構成されている場合に、前記物理量検出装置と前記駆動制御装置とは、前記指令制御装置が前記指令を生成する際に必要になる前記制御対象の変位情報を前記物理量検出装置が検出する物理量に基づき生成する補助制御装置を備える場合は当該補助制御装置も同様に、各第 2のデータ通信線路にアクセスすることができる送受信手段を備え、それぞれ、一の第 2のデータ通信線路力取り込んだ物理量データを他の一の第 2のデータ通信線路に送出することを特徴とする請求項 6に記載の駆動制御システム。

[13] 駆動制御システムを構成する、制御対象の駆動軸を制御するモータを駆動制御する指令を生成する指令制御装置と、前記指令制御装置が生成する指令と物理量検出装置が検出する物理量とに基づき前記モータへの駆動制御信号を発生する駆動制御装置と、前記指令制御装置が前記指令を生成する際に必要になる前記制御対象の変位情報を前記物理量検出装置が検出する物理量に基づき生成する補助制御装置とのそれぞれを機械制御装置と称すれば、当該機械制御装置は、

制御用データを伝送する複数本の第 1のデータ通信線路に対して個別にアクセスすることができる送受信手段を備え、一の第 1のデータ通信線路力取り込んだ制御用データを他の一の第 1のデータ通信線路に送出することを特徴とする機械制御装置。

[14] 物理量データを伝送する複数本の第 2のデータ通信線路に対して個別にアクセスすることができる送受信手段を備え、一の第 2のデータ通信線路力取り込んだ物理量データを他の一の第 2のデータ通信線路に送出することを特徴とする請求項 13に記載の機械制御装置。

[15] 前記物理量検出装置は、前記データ通信線路が複数本で構成される場合に、その複数本のデータ通信線路に対して個別にアクセスすることができる送受信手段を備えて、ることを特徴とする請求項 1に記載の駆動制御システム。

[16] 前記物理量検出装置は、前記第 2のデータ通信線路が複数本で構成される場合に、

その複数本の第 2のデータ通信線路に対して個別にアクセスすることができる送受信手段を備えて、ることを特徴とする請求項 6に記載の駆動制御システム。