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技術 多重化通信装置

出願人 株式会社FUJI
発明者 長坂伸夫廣田重元金井英和
出願日 2015年2月17日 (5年9ヶ月経過) 出願番号 2015-028413
公開日 2016年8月22日 (4年2ヶ月経過) 公開番号 2016-151851
状態 特許登録済
技術分野 感知要素の出力の伝達及び変換 測定値信号、等のための伝送方式
主要キーワード 割付表 軸ロータリ Y座標 スライダ装置 アブソリュート型エンコーダ 固定間隔 軸用リニアモータ ケーブルダクト
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年8月22日)のものです。
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図面 (12)

課題

具合が発生した場合に、迅速且つ適切に処置を行うことが可能な多重化通信装置を提供すること。

解決手段

多重化通信装置は、エンコーダの各々から出力されるエンコーダ信号データ内容を示すビット(第1ビット)と、データの有無を示すビット(第2ビット)とを多重化した多重化データを生成する。多重化通信装置は、第1ビットを「1」、第2ビットを「0」に設定した「1,0」のデータを、異常を報知するデータとして送受信する。多重化通信装置は、フレームチェックシーケンス誤り検出に応じて、この異常を報知するデータを他の多重化通信装置に送信する。各多重化通信装置は、報知データに基づいて、自局で初めて誤りを検出したか判定し、初めてであればカウンタカウントアップする。

概要

背景

従来、電子部品実装装置などの作業用ロボットは、例えば、電子部品吸着する吸着ノズルの位置や向き等を変更する駆動源として電磁モータ装着ヘッドに内蔵されている。また、作業用ロボットは、電磁モータの変位等を検出するエンコーダから出力されるエンコーダ信号に基づいて、電磁モータを駆動制御するアンプ部が装置本体側に設けられる。この場合、アンプ部とエンコーダとを直接接続するのが一般的な接続方法である。

また、この種の作業用ロボットでは、吸着ノズルをより多様な方向(多軸)に精度よく動作させるために、より多くの電磁モータを装着ヘッドに内蔵したいという要望がある。作業用ロボットは、装着ヘッドに搭載する電磁モータやエンコーダの装置数が増加すると、アンプ部とエンコーダ等とを直接接続するワイヤーハーネスの本数が増加し、ケーブルダクトとして大きなエリアを確保する必要が生じて装置の設計自由度が低下する。これに対し、アンプ部とエンコーダとのワイヤーハーネスの本数を少なくするためにエンコーダ信号を多重化して共通の通信線を介して伝送する多重化通信装置がある(例えば、特許文献1など)。

概要

具合が発生した場合に、迅速且つ適切に処置を行うことが可能な多重化通信装置を提供すること。多重化通信装置は、エンコーダの各々から出力されるエンコーダ信号のデータ内容を示すビット(第1ビット)と、データの有無を示すビット(第2ビット)とを多重化した多重化データを生成する。多重化通信装置は、第1ビットを「1」、第2ビットを「0」に設定した「1,0」のデータを、異常を報知するデータとして送受信する。多重化通信装置は、フレームチェックシーケンス誤り検出に応じて、この異常を報知するデータを他の多重化通信装置に送信する。各多重化通信装置は、報知データに基づいて、自局で初めて誤りを検出したか判定し、初めてであればカウンタカウントアップする。

目的

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、不具合が発生した場合に、迅速且つ適切に処置を行うことが可能な多重化通信装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

複数の駆動軸の各々に対応した複数のアブソリュート型エンコーダと、前記複数のアブソリュート型のエンコーダの各々から出力されるエンコーダ信号ビット列の各ビットハイレベル又はローレベルを示す第1ビットと、前記エンコーダ信号のデータの有無を示す第2ビットとを多重化した多重化データを生成し、前記エンコーダ信号に付加されたフレームチェックシーケンスによる誤りの検出又は前記多重化データが所定時間だけ受信できないタイムアウト異常検出の少なくとも一方の検出に応じて、前記第1ビットをハイレベル又はローレベルとし、前記第2ビットをデータ無しに設定したデータを、異常を報知するデータとして送信する多重化手段と、自局において演算したフレームチェックシーケンスの演算結果を、前記エンコーダ信号に付加されたフレームチェックシーケンスの値と比較した結果と、前記異常を報知するデータの受信の有無とに基づいて、自局前に既に異常となっていたのか、あるいは自局転送中に異常となったのかを判定し、自局転送中に異常となった場合に、異常回数カウントするカウント手段と、を備えることを特徴とする多重化通信装置。

請求項2

前記カウント手段は、送信及び受信の経路ごとに前記異常回数をカウントすることを特徴とする請求項1に記載の多重化通信装置。

請求項3

前記カウント手段は、連続して発生した前記異常回数をカウントすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の多重化通信装置。

請求項4

前記カウント手段がカウントした前記異常回数を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の多重化通信装置。

請求項5

複数のポート産業用イーサネット登録商標)の信号を1つの伝送路にのせる多重化通信装置であって、データの論理層物理層内部インターフェースであるメディアインペンデントインターフェース最小単位データにデータ有無のフラグ情報を付加し、データの最小単位送受信を行い、データの連続性を確保した状態で多重化した多重化データを生成し、前記産業用イーサネット(登録商標)において伝送されるデータに付加されたフレームチェックシーケンスによる誤りの検出又は前記多重化データが所定時間だけ受信できないタイムアウト異常検出の少なくとも一方の検出に応じて、前記メディアインペンデントインターフェース最小単位データにおける所定の有効な値に、データ無しであることを示す前記フラグ情報を付加したデータを、異常を報知するデータとして送信する多重化手段と、自局において演算したフレームチェックシーケンスの演算結果を、前記産業用イーサネット(登録商標)におけるデータに付加されたフレームチェックシーケンスの値と比較した結果と、前記異常を報知するデータの受信の有無とに基づいて、自局前に既に異常となっていたのか、あるいは自局転送中に異常となったのかを判定し、自局転送中に異常となった場合に、異常回数をカウントするカウント手段と、を備えることを特徴とする多重化通信装置。

技術分野

0001

本発明は、多軸エンコーダ信号多重化して送信する多重化通信装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、電子部品実装装置などの作業用ロボットは、例えば、電子部品吸着する吸着ノズルの位置や向き等を変更する駆動源として電磁モータ装着ヘッドに内蔵されている。また、作業用ロボットは、電磁モータの変位等を検出するエンコーダから出力されるエンコーダ信号に基づいて、電磁モータを駆動制御するアンプ部が装置本体側に設けられる。この場合、アンプ部とエンコーダとを直接接続するのが一般的な接続方法である。

0003

また、この種の作業用ロボットでは、吸着ノズルをより多様な方向(多軸)に精度よく動作させるために、より多くの電磁モータを装着ヘッドに内蔵したいという要望がある。作業用ロボットは、装着ヘッドに搭載する電磁モータやエンコーダの装置数が増加すると、アンプ部とエンコーダ等とを直接接続するワイヤーハーネスの本数が増加し、ケーブルダクトとして大きなエリアを確保する必要が生じて装置の設計自由度が低下する。これに対し、アンプ部とエンコーダとのワイヤーハーネスの本数を少なくするためにエンコーダ信号を多重化して共通の通信線を介して伝送する多重化通信装置がある(例えば、特許文献1など)。

先行技術

0004

特許第3186490号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記した多重化通信装置では、通信線を共通化したことで、不具合がある箇所を見つけ出すことが困難となる。より具体的には、何らかの障害が発生しメンテナンスを行う際に、多重化の処理回路、アンプ部との接続線、エンコーダとの接続線など、どの回路やワイヤーハーネスが劣化故障したのかがわからず、適切な処置を行うまでの作業時間が長くなるという問題がある。

0006

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、不具合が発生した場合に、迅速且つ適切に処置を行うことが可能な多重化通信装置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

0007

上記課題を鑑みてなされた本願に開示される技術に係る多重化通信装置は、複数の駆動軸の各々に対応した複数のアブソリュート型のエンコーダと、複数のアブソリュート型のエンコーダの各々から出力されるエンコーダ信号のビット列の各ビットハイレベル又はローレベルを示す第1ビットと、エンコーダ信号のデータの有無を示す第2ビットとを多重化した多重化データを生成し、エンコーダ信号に付加されたフレームチェックシーケンスによる誤りの検出又は多重化データが所定時間だけ受信できないタイムアウト異常検出の少なくとも一方の検出に応じて、第1ビットをハイレベル又はローレベルとし、第2ビットをデータ無しに設定したデータを、異常を報知するデータとして送信する多重化手段と、自局において演算したフレームチェックシーケンスの演算結果を、エンコーダ信号に付加されたフレームチェックシーケンスの値と比較した結果と、異常を報知するデータの受信の有無とに基づいて、自局前に既に異常となっていたのか、あるいは自局転送中に異常となったのかを判定し、自局転送中に異常となった場合に、異常回数カウントするカウント手段と、を備えることを特徴とする。

0008

また、上記課題を鑑みてなされた本願に開示される技術に係る多重化通信装置は、複数のポート産業用イーサネット登録商標)の信号を1つの伝送路にのせる多重化通信装置であって、データの論理層物理層内部インターフェースであるメディアインペンデントインターフェース最小単位データにデータ有無のフラグ情報を付加し、データの最小単位送受信を行い、データの連続性を確保した状態で多重化した多重化データを生成し、産業用イーサネット(登録商標)において伝送されるデータに付加されたフレームチェックシーケンスによる誤りの検出又は多重化データが所定時間だけ受信できないタイムアウト異常検出の少なくとも一方の検出に応じて、メディアインペンデントインターフェース最小単位データにおける所定の有効な値に、データ無しであることを示すフラグ情報を付加したデータを、異常を報知するデータとして送信する多重化手段と、自局において演算したフレームチェックシーケンスの演算結果を、産業用イーサネット(登録商標)におけるデータに付加されたフレームチェックシーケンスの値と比較した結果と、異常を報知するデータの受信の有無とに基づいて、自局前に既に異常となっていたのか、あるいは自局転送中に異常となったのかを判定し、自局転送中に異常となった場合に、異常回数をカウントするカウント手段と、を備えることを特徴とする。

0009

なお、ここでいう「複数のポートの産業用イーサネット(登録商標)の信号」とは、例えば、100base−txがある。「データの論理層と物理層の内部インターフェース」とは、例えば、MII:Media Independent Interface,GMII:Gigabit Media Independent Interface等がある。「最小単位」とは、例えば、MIIでは、1Nibbleの25MHz,4BITであり、GMIIでは、125MHz,8BITである。「データの最小単位の送受信を行い」とは、例えば、イーサネット(登録商標)の規格GbEによる100base−txの半2重通信時では一定の固定間隔(15クロック)で送受信を切り替えSFP等を使用する全2重通信では一定の固定間隔(10クロック)で送受信を行う。

発明の効果

0010

本発明では、不具合が発生した場合に、迅速且つ適切に処置を行うことが可能な多重化通信装置を提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の一実施形態に係る多重化通信装置のブロック図である。
HDLCによる通信フレームデータの構造を示す図である。
多重化通信装置間での多重化通信プロトコルが表された図である。
多重化データの割付表を示す図である。
多重化通信装置のデータの流れの一例を示す模式図である。
多重化通信装置で送受信されるデータのタイミングを示す図である。
多重化通信装置で送受信されるデータのタイミングを示す図である。
多重化通信装置で送受信されるデータのタイミングを示す図である。
多重化通信装置の内部処理を示すフローチャートである。
別例の産業用イーサネット(登録商標)におけるパケットデータ形式を示す図である。
別例の多重化通信プロトコルが表された図である。

実施例

0012

以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。初めに、本願の多重化通信装置を適用する装置の一例として作業用ロボットについて説明する。
(作業用ロボット10の構成)
図1は、作業用ロボット10に適用される多重化通信の構成を示す模式図である。図1に示すように、作業用ロボット10は、作業用ロボット10を設置する場所に固定的に設ける装置本体11と、装置本体11に対して相対的に移動する第1可動部13と、第2可動部15とを備える。作業用ロボット10は、例えば、装置本体11のコントローラ23の制御に基づいて、生産ラインを搬送される対象物に第2可動部15のロボットアームに保持されたワークの取り付けなどの作業を実施する作業用ロボットである。

0013

装置本体11は、多重化通信装置21と、コントローラ23と、Y軸リニアサーボアンプ25と、X軸リニア用サーボアンプ26と、6軸ロータリ用サーボアンプ(以下、「アンプ」という場合がある)27と、表示部29とを備える。コントローラ23は、CPU、RAM等を備えたコンピュータ主体として構成されている。コントローラ23は、3つのアンプ25〜27と接続されている。多重化通信装置21は、各アンプ25〜27を制御することで、後述する各種モータサーボモータ42など)を制御し、第2可動部15の位置・速度などを制御する。

0014

アンプ25〜27の各々は、多重化通信装置21に接続されている。作業用ロボット10は、装置本体11に設けられた多重化通信装置21が、第1可動部13に設けられた多重化通信装置31と、多重化通信用ケーブル51で接続されている。この多重化通信用ケーブル51は、例えばGigabit Ethernet(登録商標)の通信規格準拠したLANケーブルである。なお、多重化通信用ケーブル51は、他の種類のケーブル、例えば、光ファイバーケーブルやUSB(Universal Serial Bus)3.0の通信規格に準拠したUSBケーブルでもよい。また、多重化通信用ケーブル51は、対屈曲性のあるケーブルが好ましい。

0015

第1可動部13は、例えば、装置本体11の上部において、第2可動部15の位置をX軸方向及びY軸方向に移動させるスライダ装置である。また、第1可動部13は、当該第1可動部13をX軸方向及びY軸方向に移動させるための駆動源として、Y軸用リニアモータ33及びX軸用リニアモータ37を有する。装置本体11のY軸リニア用サーボアンプ25は、第1可動部13のY軸用リニアモータ33に対応している。第1可動部13は、Y軸用リニアモータ33の駆動に応じてY軸方向に沿ったガイドレール上を移動する。また、リニアスケール34は、第1可動部13のY軸方向における位置を検出する。リニアスケール34は、第1可動部13のY軸方向の位置(Y座標値)等のエンコーダ信号を、通信プロトコル変換器35に出力する。通信プロトコル変換器35は、多重化通信装置31と接続されている。通信プロトコル変換器35は、多重化通信装置21,31を介してリニアスケール34のエンコーダ信号を、Y軸リニア用サーボアンプ25に送信する。Y軸リニア用サーボアンプ25は、受信したエンコーダ信号を、コントローラ23に転送する。コントローラ23は、リニアスケール34のエンコーダ信号に基づいてY軸リニア用サーボアンプ25を介してY軸用リニアモータ33を制御する。

0016

同様に、X軸リニア用サーボアンプ26は、第1可動部13のX軸用リニアモータ37に対応している。第1可動部13は、X軸用リニアモータ37の駆動に応じてX軸方向に沿ったガイドレール上を移動する。また、リニアスケール38は、第1可動部13のX軸方向における位置を検出する。リニアスケール38のエンコーダ信号は、通信プロトコル変換器39を介して多重化通信装置31に出力される。コントローラ23は、リニアスケール38のエンコーダ信号に基づいて、X軸リニア用サーボアンプ26を介してX軸用リニアモータ37を制御する。

0017

第2可動部15は、多重化通信装置41と、6つのサーボモータ42と、各サーボモータ42に対応したエンコーダ45とを備える。多重化通信装置41は、第1可動部13の多重化通信装置31と多重化通信用ケーブル52(例えばGigabit Ethernet(登録商標)のLANケーブルなど)で接続されている。

0018

装置本体11のサーボアンプ27は、多軸制御アンプであり、コントローラ23からの指令で6つのサーボモータ42をフィードバック制御する。第2可動部15は、ワーク等を挟持して作業を行うロボットアームを備えており、当該ロボットアームが、各サーボモータ42の駆動に応じてX軸、Y軸及びZ軸等の各方向への自由度を有して変位駆動される。

0019

エンコーダ45は、例えば、アブソリュート型エンコーダであり、サーボモータ42の磁極位置を絶対値として検出可能なものである。エンコーダ45は、各サーボモータ42の位置情報などのエンコーダ信号を、多重化通信装置41に出力する。多重化通信装置41は、各エンコーダ45のエンコーダ信号を、第1可動部13の多重化通信装置31を介して装置本体11の多重化通信装置21に送信する。多重化通信装置21は、受信した多重化データから分離したエンコーダ信号を、サーボアンプ27に出力する。サーボアンプ27は、エンコーダ信号に基づいてサーボモータ42の各々を駆動する。

0020

次に、多重化通信で伝送されるエンコーダ信号について説明する。
アンプ25〜27の各々は、エンコーダ45と、例えば、HDLC(High level Data Link Control procedure)の通信規格に準拠した通信で、エンコーダ信号を送受信する。図2は、HDLCによる通信で送信されるデータのフレーム構成の一例を示している。図2に示すように、例えば、送信されるデータは、送受信間で同期をとるための同期用データの後に、開始フラグ(例えば、16進数(0x)で「7EH」)、データ(エンコーダ信号)、フレームチェックシーケンス(例えば、CRC−16)、終了フラグ(0x7EH)が設定されている。フレームチェックシーケンス(CRC−16)は、所定の生成多項式を用いてデータ(エンコーダ信号)を演算して求められる。なお、フレームチェックシーケンスは、CRCに限らず、パリティ符号を用いてもよい。

0021

図3は、多重化通信装置21,31間で送信される多重化データの構成の一例を示している。縦軸は、多重化データのビット位置を示している。横軸は、多重化通信の送信クロックを示している。この場合、多重化データは、例えば8ビットで構成されている。多重化通信装置21,31は、1つの多重化データ当り周期が8nsec(周波数が125MHz)に設定され、1Gbps(8ビット×125MHz)の通信回線構築する。この通信回線は半2重通信である。図3には、多重化データを送信する1クロック(8nsec)ごとに送信されるデータを示しており、リニアスケール34,38及び6つのエンコーダ45の各々に対応する8つのエンコーダ信号を、順にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8として図示している(図中ではE1D〜E8D)。多重化データは、20クロックを1サイクル(1周期)として、半周期ごとに送受信が切り替えられる半二重通信を行う。図3は半周期(1/2サイクル)の0〜10クロックを示している。従って、図3に示す例では、多重化通信装置21,31は、10クロック目で互いに同期を取って送受信を切り替える。

0022

なお、多重化通信装置31,41間で送信される多重化データは、図3と同様の構成でもよく、リニアスケール34,38を除く、6軸のエンコーダ45分のみを含む構成でもよい。この場合、多重化通信用ケーブル52の通信速度は、多重化通信用ケーブル51に比べて低速にできる。

0023

多重化データは、1/2サイクル(10クロック)のうち、エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8を送信する前の3クロック(図示例ではクロック0〜2)でヘッダ情報などの制御情報が設定されている。また、多重化データは、1/2サイクル(10クロック)のうち、6クロック(図示例ではクロック3〜9)にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8に係るデータが設定されている。多重化データは、先頭ビット(ビット位置0)〜ビット位置7までの各ビットがこの順にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8に対応している。多重化データは、クロック3,5における各ビット位置にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8(図中の「E1D〜E8D」)がビット割り当てされる。また、多重化データは、クロック4,6における各ビット位置にエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8のデータの有無を示す情報(図中の「E1D有〜E8D有」)がビット割り当てされる。データの有無を示す情報は、例えば、多重化データのデータ転送レートに対して低速なエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8が各ビット位置0〜7に設定されているか否かを示すための情報である。エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8とエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8の有無を示す情報とは、各サイクルで交互に設定される。また、多重化データは、1サイクルのうち、3クロック(図示例ではクロック7〜9)が、ハミング符号前方誤り訂正符号FEC(7,4)として付加される3ビットの符号ビットが設定される。そして、多重化通信装置21,31は、3クロック続けて訂正符号FEC(7,4)が設定されたフレームデータFRMDを送信した後、10クロックで互いに同期を取って送受信を切り替える。

0024

次に、複数の多重化通信装置21,31,41を代表して多重化通信装置31の動作について説明する。多重化通信装置31は、例えば、リニアスケール34から通信プロトコル変換器35を介して入力されたエンコーダ信号ENCD1のビットごとに、データの有無を示す情報を付加する。図4は、エンコーダ信号の1ビットにデータの有無を示す1ビットの情報付加した場合の割付表を示している。図4における1番上の「0,0」は、エンコーダ信号のデータがない、即ち、リニアスケール34から多重化通信装置31にデータ入力がないことを示している。次の「1,1」は、ハイレベルのビット値「1」であることを示している。「0,1」は、ローレベルのビット値「0」であることを示している。

0025

そして、本実施形態において「1,0」は、異常有りであることを示している。ここでいう異常とは、例えば、生成多項式による演算結果と、図2に示すフレームチェックシーケンス(CRC−16)との値が一致しない状態である。従来の多重化通信装置では、この「1,0」のデータを、「0,0」のデータと同様に、処理対象とせず破棄等していた。本願の多重化通信装置21,31,41では、この「1,0」のデータに異常を報知する意味を持たせて活用している。なお、同様に、「0,0」を、異常を報知するデータとして使用してもよい。また、図4に示すビット値の表現方法は、一例である。

0026

多重化通信装置31は、エンコーダ信号の各ビットに、データの有無の情報を付加したデータ(4ビット)に対し、ハミング符号の前方誤り訂正符号FEC(7,4)を付与する。多重化通信装置31は、例えば、FECが付与されたエンコーダ信号ENCD1をビットごとに分割し、クロック信号に同期して多重化通信装置21に送信する。なお、他のリニアスケール38や多重化通信装置41のエンコーダ45のエンコーダ信号(エンコーダ信号ENCD2〜ENCD8)については、エンコーダ信号ENCD1と同様であるため、説明を省略する。

0027

多重化通信装置31は、例えば、エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8を、入力ポートに対して割り当てた一定時間(タイムスロット)に応じて8ビットのデータに多重化する。受信した装置本体11の多重化通信装置21は、多重化データから各エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8を分離し、FEC(7,4)により誤り検出訂正処理を行う。また、多重化通信装置21は、エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8を受信しながら、図2に示すフレーム(HDLCのデータ)に対応するビットまで受信すると、フレームチェックシーケンス(CRC−16)を用いて誤り検出を行う。誤りが無ければ、多重化通信装置21は、受信したエンコーダ信号ENCD1等を、Y軸リニア用サーボアンプ25等に送信する。

0028

次に、図5図9を参照して、多重化通信において異常が発生した場合の動作について説明する。図5のA〜Eの記号は、図6図9処理ブロックの欄に対応する。以下の説明では、サーボアンプ27が、エンコーダ45に対し、位置情報等の送信を要求する場合について説明する。まず、図6の処理ブロックAにおいて、サーボアンプ27は、多重化通信装置21に向けて、エンコーダ45の位置情報を要求するためのHDLCに準拠したHDLCデータ図2のフレーム参照)を送信する。

0029

次に、処理ブロックBにおいて、多重化通信装置21は、アンプ25からHDLCデータを受信する処理をしつつ、受信したHDLCデータを多重化通信により、順次後段の多重化通信装置31に転送する。また、多重化通信装置21は、1フレームのHDLCデータを受信すると、フレームチェックシーケンスを使用して誤り検出処理を行う。図6に示す場合では、多重化通信装置21は、誤りを検出しないため、CRC−NGカウンタカウントアップしない。ここでいうCRC−NGカウンタとは、誤り検出や通信異常を検出するごとにカウントアップされるものであり、例えば、多重化通信装置21がメモリ等に領域を確保して回数を保存する処理を行う。また、多重化通信装置21,31,41の各々は、双方向に対応してCRC−NGカウンタを備えている。より具体的には、多重化通信装置21,31,41の各々は、サーボアンプ27からエンコーダ45へ向かう方向(図5の接続「1〜4」)と、エンコーダ45からサーボアンプ27へ向かう方向(図5の接続「5〜8」)のそれぞれの通信方向に対応して、CRC−NGカウンタを備えている。

0030

次に、処理ブロックCにおいて、多重化通信装置31は、多重化通信装置21から多重化データ(HDLCデータを分割したもの)を受信しつつ、受信した多重化データを多重化通信装置41に転送する。また、多重化通信装置41は、1フレームのHDLCデータを受信すると、フレームチェックシーケンスを使用して誤り検出処理を行う。図6に示す場合では、多重化通信装置21は、誤りを検出したため、異常を示すCRC−NG計算フラグをONし、CRC−NGカウンタをカウントアップする。そして、多重化通信装置41は、異常を示すデータ「1,0」(図4参照)を、多重化通信により後段の多重化通信装置41に送信する。なお、多重化通信装置31が異常を示すデータ「1,0」を送信する回数は任意であり、1回でもよく、複数回でもよい。

0031

次に、図7に示す処理ブロックDにおいて、多重化通信装置41は、多重化通信で受信した多重化データを分離して各エンコーダ45に転送する。また、多重化通信装置41は、フレームチェックシーケンスを使用して誤りを検出するが、上流の多重化通信装置31から異常を示すデータ「1,0」を受信するため、CRC−NGカウンタをカウントアップしない。つまり、多重化通信装置41は、多重化通信装置31から異常を示すデータを受信しているため、CRCエラーデータ化け等)が自局の経路で発生していないと判定し、カウントアップをしない。また、多重化通信装置41は、フレームチェックシーケンスを使用して誤りを検出したため、CRC−NG計算フラグをONする。また、多重化通信装置41は、異常を示すデータを受信したことを示すCRC−NG受信フラグをONする。なお、各多重化通信装置21,31,41は、CRC−NG計算フラグ及びCRC−NG受信フラグを、例えば、次のHDLCデータを受信するまで保持する。

0032

次に、処理ブロックEにおいて、エンコーダ45は、多重化通信装置41から入力されたHDLCデータに対し、フレームチェックシーケンスを使用して誤り検出を行う。エンコーダ45は、誤りを検出すると、異常を示すフラグをONするとともに、サーボアンプ27からのHDLCデータによる問い合わせに応答しない。(図中の「E.ENC出力」の欄参照)。なお、エンコーダ45の動作は、無応答に限らず、何らかの異状を応答する動作でもよい。

0033

次に、エンコーダ45からサーボアンプ27に向かう通信について説明する。処理ブロックDにおいて、多重化通信装置41は、エンコーダ45が問い合わせに対して無応答となるため、問い合わせを開始してから所定時間だけ経過するとタイムアウト異常フラグをON(例えば、「NG」を示す値を設定)とする(図中の「受信タイムアウト異常」参照)。多重化通信装置41は、タイムアウト異常が発生した旨を、多重化通信装置31に多重化通信により通知する(図中の「送信DATA」の欄の「NG」参照)。

0034

次に、図8に示す処理ブロックCにおいて、多重化通信装置31は、多重化通信装置41からタイムアウト異常の情報を受信すると(図中の「受信DATA」の欄の「NG」参照)、タイムアウト異常フラグをONする。

0035

次に、処理ブロックBにおいて、多重化通信装置21は、多重化通信装置31からタイムアウト異常の情報を受信すると、タイムアウト異常フラグをONする。多重化通信装置21、31,41は、タイムアウト異常フラグのON状態を、例えば、次のHDLCデータを受信するまで保持する。なお、多重化通信装置31,41は、タイムアウト異常の情報の受信に合わせてCRC−NG受信フラグをONする。

0036

また、図6図8の右側には、エンコーダ45が正常に応答を返信した場合を示している。サーボアンプ27からCRCエラーが発生せずにエンコーダ45にHDLCデータが送信された場合には、エンコーダ45は、問い合わせに応じてサーボモータ42の位置情報等をサーボアンプ27に応答する。エンコーダ45の応答は、フレームチェックシーケンスによる誤り検出が実施されながらサーボアンプ27まで転送される。この場合、CRCエラーが発生していないため、多重化通信装置21,31,41のCRC−NG計算フラグ等はOFFとなる。一方、前回検出された多重化通信装置21のCRC−NGカウンタの値「1」は保持された状態となる。このような動作を繰り返すことによって、CRC−NGカウンタの値を参照することで、メンテナンスの際に、障害が発生した場所の発見等が容易となる。

0037

例えば、コントローラ23は、ユーザの操作に応じて、各多重化通信装置21,31,41等にCRC−NGカウンタの値を問い合わせて、その結果を表示部29(図1参照)に表示する。なお、ユーザに対するエラーの通知方法は、適宜変更可能である。

0038

次に、多重化通信装置21,31,41の転送動作について説明する。一例として、多重化通信装置31の転送動作を、図9のフローチャートを参照しつつ、説明する。まず、図9に示すステップ(以下、単位「S」と表記する)11において、多重化通信装置31は、例えば、多重化通信装置21から受信した多重化データの非多重化を実行し、分離後の各エンコーダ信号ENCD1〜ENCD8(図4参照)に対し、即ち、多軸の軸ごとに、図9の「B」から「C.END」までの処理を並列に実行する。

0039

次に、多重化通信装置31は、分離したデータ(2ビット)を確認すると(S13)、データの有無を示す情報(図4参照)が、「1」(ハイレベル)であるか否かを判定する(S15)。多重化通信装置31は、データの有無を示す情報が「1」、即ちデータが有りの場合(S15:YES)、例えば、データをバッファ(FIFOなど)に一時的に保持し、4ビットごとにハミング符号の前方誤り訂正符号FECによる誤り検出・訂正処理を実行する(S17)。

0040

次に、S19において、多重化通信装置31は、自局に接続された機器(リニアスケール34,38)へのエンコーダ信号か、他局(多重化通信装置41のエンコーダ45)へのエンコーダ信号かを判定する。他局へのエンコーダ信号であると判定した場合(S19:YES)、多重化通信装置31は、エンコーダ信号を多重化データにより受信しつつ、受信したエンコーダ信号を多重化通信装置41へ転送する処理を実行する(S21)。一方で、自局に接続された機器へのエンコーダ信号であると判定した場合(S19:NO)、多重化通信装置31は、受信したエンコーダ信号を、リニアスケール34,38のいずれかにHDLCによる出力を行う(S23)。多重化通信装置31は、転送処理(S21)又はHDLC出力(S23)を実行後、HDLCデータ(図2CRC計算対象のデータ)に対して、所定の生成多項式によりCRCの計算処理を実行する(S25)。そして、多重化通信装置31は、S29以降のエラー処理を実行する。

0041

一方で、多重化通信装置31は、S15においてデータの有無を示す情報が「0」、即ちデータがない場合、データ部分(図4の「E1D−E8D」に相当するビット)が「1」であるか否かを判定する(S27)。データ部分が「0」である場合(S27:NO)、図4におけるENCデータなし「0,0」となるため、多重化通信装置31は、データを破棄して処理を終了する。また、データ部分が「1」である場合(S27:YES)、図4におけるCRC異常有り「1,0」となるため、S29以降のエラー処理を実行する。

0042

S29において、多重化通信装置31は、異常が発生しているか否かを判定する。ここでいう異常の発生とは、例えば、自局のCRC計算による誤り検出である。なお、多重化通信装置31は、他の多重化通信装置から所定時間だけ多重化データを受信できないタイムアウト異常を異常の発生に含めてもよい(図9参照)。

0043

多重化通信装置31は、異常が発生していないと判定した場合(S29:NO)、処理を終了する。一方で、多重化通信装置31は、異常が発生していると判定した場合(S29:YES)、CRC−NGカウンタのカウント処理を行う(S31)。多重化通信装置31は、上述したように、自局においてCRCエラーが発生した場合、即ち、S25でのCRC計算の結果がフレームチェックシーケンスと一致しない場合に、カウントアップ処理を実行する。また、多重化通信装置31は、CRC異常有り「1,0」を受信した場合、カウントアップを実行しない。多重化通信装置31は、自局においてCRCエラーが1回発生するごとにカウントアップする。なお、多重化通信装置31は、自局においてCRCエラーが連続して発生した回数をカウントする。

0044

次に、多重化通信装置31は、発生した異常が自局で起きていた場合(S33:YES、CRC−NG計算フラグが「1」)、異常が発生したエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8が、他局へ転送するデータである否かを判定する(S35)。他局へ転送するデータである場合(S35:YES)、多重化通信装置31は、CRC異常有り「1,0」を転送する処理を実行する(S37)。また、異常が発生したエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8が、他局へ転送する必要がない場合(S35:NO)、多重化通信装置31は、処理を終了する。また、多重化通信装置31は、発生した異常が自局でない場合(S33:NO)、S35以降の処理を実施しない。なお、多重化通信装置31は、例えば、多重化通信装置21からCRC異常有り「1,0」の情報を受信した場合は、その情報を多重化通信装置41に転送することが好ましい。

0045

因みに、作業用ロボット10は、多重化通信装置を備える作業機の一例である。図4に示すE1D〜E8Dのビットは、第1ビットの一例である。図4に示すE1有〜E8有のビットは、第2ビットの一例である。多重化通信装置21,31,41は、多重化手段、カウント手段の一例である。表示部29は、表示手段の一例である。

0046

以上、詳細に説明した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
<効果1>多重化通信装置21,31,41は、アブソリュート型のエンコーダ45の各々から出力されるエンコーダ信号(例えば、エンコーダ信号ENCD3〜ENCD8のいずれか)のデータ内容を示すビット(第1ビット)と、データの有無を示すビット(第2ビット)とを多重化した多重化データを生成する(図3参照)。また、多重化通信装置21,31,41は、第1ビットを「1」、第2ビットを「0」に設定した「1,0」のデータを、異常を報知するデータとして送受信している。多重化通信装置21,31,41は、フレームチェックシーケンスの誤り検出に応じて、この異常を報知するデータを他の多重化通信装置に送信する。また、例えば、図6の場合、多重化通信装置21は、フレームチェックシーケンスを使用して誤りを検出したため、CRC−NGカウンタをカウントアップする。一方、多重化通信装置41は、同様にCRCエラーを検出するが、上流の多重化通信装置31から異常を示すデータ「1,0」を受信するため、CRC−NGカウンタをカウントアップしない。つまり、多重化通信装置41は、多重化通信装置31から異常を示すデータを受信しているため、CRCエラーが自局の経路で発生していないと判定し、カウントアップをしない(図7参照)。このような構成では、多重化通信装置21,31,41の各々のカウント値を参照することによって、多重化通信用ケーブル51の接続不良など、何らかの障害が発生しメンテナンスを行う際に、迅速かつ適切な処置を行うことが可能となる。

0047

<効果2>多重化通信装置21,31,41の各々は、送信及び受信の経路ごとに異常回数をカウントしている。例えば、多重化通信装置21は、サーボアンプ27から多重化通信装置31向けの送信及び受信の経路(下り)と、多重化通信装置31からサーボアンプ27向けの経路(上り)との各々の経路ごとに異常回数をカウントしている。これにより、多重化通信装置21の経路ごとの異常回数を参照することによって、エンコーダ45向けの下りの経路に異常があるのか、サーボアンプ27向けの上りの経路に異常がるのかを判別することが可能となる。

0048

<効果3>上記実施形態では、多重化通信装置31は、自局においてCRCエラーが1回発生するごとにカウントアップする構成であった。しかしながら、多重化通信装置31は、自局においてCRCエラーが連続して発生した回数をカウントする構成でも実施可能である。この構成では、外部ノイズが影響して一時的にCRCエラーになる場合などを除外し、断線等によって連続的に発生するCRCエラーの回数を計測することが可能となる。

0049

<効果4>コントローラ23は、ユーザの操作に応じて、各多重化通信装置21,31,41等にCRC−NGカウンタの値を問い合わせて、その結果を表示部29に表示する。これにより、ユーザは、異常が生じた場所を視覚的に認識することができ、メンテナンスをすべき場所を容易且つ確実に判断することが可能となる。

0050

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、HDLCの通信規格に準拠したデータ通信において、本願発明を適用したが、他の種類の通信規格に適用してもよい。例えば、産業用イーサネット(登録商標)の通信規格に準拠したデータ通信に適用してもよい。ここでいう産業用イーサネットとは、例えば、EtherCAT(登録商標)・MECHATROLINK(登録商標)−III等である。

0051

図10は、イーサネット(登録商標)で送受信されるパケットのデータ形式の一例を示している。図10に示すように、データには、「ヘッダ」、「データ」、「FCS(Frame Check Sequence)」が含まれる。ヘッダは、「宛先アドレス」、「送信元アドレス」、「タイプ」の各フィールドからなる。例えば、ヘッダとFCSのフィールド長は固定である。FCSは、4バイト(32ビット)である。一方、データは、例えば、46〜1500バイトのデータフィールドである。

0052

ここで、上記実施形態との違いは、送受信されるデータがエンコーダ信号から産業用イーサネット(登録商標)のデータに変更されている点が異なる。また、上記実施形態のエンコーダ信号ENCD1〜ENCD8の場合は、最小ビットを1ビットとしたが、この産業用イーサネット(登録商標)の場合には、例えば、最小ビットをMIIの最小単位である4ビットとする。また、上記実施形態では、16ビットのフレームチェックシーケンスが付加されていたが、イーサネット(登録商標)のパケットでは32ビットのフレームチェックシーケンスが付加されている点が異なる。

0053

例えば、多重化通信装置21等は、Gigabit Ethernet(登録商標)(1000base−t、半2重通信)により接続され、一定回数毎に送受信を切り替えて行う。図11は、多重化通信装置21等が半2重通信方式で送受信を行う際のGigabit Ethernet(以下、「GbE」と省略する場合がある)による多重化通信プロトコルが表わされた図である。

0054

図11では、縦軸に通信方向が表されている。図11は、例えば、多重化通信装置21(固定部)から多重化通信装置31(可動部)にデータを送信する半2重通信方式の多重化通信プロトコルが表わされた図であるが、多重化通信装置31から多重化通信装置21にデータを送信する半2重通信方式の多重化通信プロトコルは記載されていない。多重化通信装置21は、例えば、1000base−tの最小単位であるGMII(125MHz*8BIT)で送受信が行われる。その8BITは、図11では、縦軸に並んだ「B0」,「B1」,「B2」,「B3」,「B4」,「B5」,「B6」,「B7」で表されている。

0055

図11では、横軸に並んだ「0」〜「14」の数値は、多重化通信を行うクロック(規格GbE用と同じ125MHz)のカウンタ数である。多重化通信装置21等は、産業用イーサネット(登録商標)を介してデータを伝送するリレーセンサ(図示略)等がローカル側ネットワークに接続されている。多重化通信装置21等は、ローカル側のイーサネット(登録商標)の規格GbEによる100base−txの最小単位であるMIIの1Nibble,25MHz,4BITを単位として、データ有無フラグを追加して、データの送受信を行う。

0056

図11では、「X」を回線番号、「Y」をバッファにたまった順番とすると、データが「MIIX−Y」で表わされる。「X」の回線番号は「1」,「2」,「3」のいずれかであり、「Y」のバッファにたまった順番は「1」,「2」,「3」,「4」,「5」,「6」のいずれかである。「MIIX−Y有/無」は、データ有無のフラグである。「MIIX−Y有」は、「MIIX−Y」のデータが有ることを表す。「MIIX−Y無」は、「MIIX−Y」のデータが無いことを表す。なお、「空き」は、データそのものが存在しないことを表す。

0057

図11に表されたように、カウンタ数が「0」,「1」の通信開始時プリアンブル2個が送受信される。カウンタ数が「14」では、送受信を切り替えるため、お互いに送信OFFの状態とする。一般的に、上記各ローカル側のイーサネット(登録商標)の通信では、パケット単位で送受信が行われ、必要なデータがない時に無通信状態となる。但し、パケット間は、最低でも、IPG(Inter-Packet Gap、MIN12バイト)間分の無通信が有る。

0058

一方、多重化通信装置21等は、最小の遅延ジッタで多重化するために、一定の固定間隔でデータ送受信を行う。そのため、上記ローカル側に送信すべきデータがないときに、存在しないデータを上記ローカル側に送信すると、通信異常となる。従って、図11に表したように、最小単位のデータ毎にデータ有無のフラグの情報を付加し、データが無いときはMIIの4BITデータを出力しない。このような構成では、多重化データ上でビット位置が固定され、複数の種類の産業用イーサネット(登録商標)を1本の経路で配線させることができる。よって、省配線化ができる。また、上記実施形態と同様に、「MIIX−Y」及び「データ有無のフラグ」のビットの割付のいずれかに、異常を報知するデータを設定することで(図4参照)、複数の種類の産業用イーサネット(登録商標)をまとめて送信した場合でも、どの回線で、どの産業用イーサネット(登録商標)のデータに不具合があるのかを判定することが可能となる。

0059

また、上記実施形態では、CRC異常の場合に、異常を示すデータ「1,0」を送っていたが、これに限らず、例えば、多重化通信にタイムアウト異常が発生した場合に異常を示すデータを送信する設定でもよい。

0060

また、上記実施形態では作業用ロボット10について説明したが、本願はこれに限定されるものではなく、電子部品を回路基板実装する実装装置や回路基板に半田印刷するスクリーン印刷装置などの他の装置に適用することができる。

0061

10作業用ロボット、21,31,41多重化通信装置、29 表示部、45エンコーダ、ENCD1〜ENCD8エンコーダ信号。

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