JPH087604B2 - 制御用ネットワーク構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、制御信号伝送ラインおよび駆動エネルギ伝
送ラインを一体とし、複数のアクチュエータおよびその
制御装置を連結する下層構造としての制御用ネットワー
ク構造に関する。

［従来の技術］ 流体エネルギを機械的エネルギに変換するために従来
から各種のアクチュエータが採用され広汎に普及してい
る。周知の通り、アクチュエータは、往復動形と回転形
とに大きく分けることができるが、個々のアクチュエー
タは流体圧を受容し排出するための圧力供給系と、弁体
等の開度調整を行うための電力供給系とを付設している
のが一般的である。従って、前記圧力供給系および電力
供給系は、管体および導線を介して夫々のアクチュエー
タに接続されている。

［発明が解決しようとする課題］ このため、コントロールボックスとアクチュエータと
は互いに管体と導線とにより結合されるために機構の大
型化と複雑化を招き、またシーケンサを含む制御系も小
型化できない等の不都合が確認されている。

例えば、第１図に従来技術に係る空気圧を利用したア
クチュエータの実施例を示す。この従来例では、コント
ローラ２を構成する複数個のドライバ4a乃至4fからマニ
ホールド型の個々の電磁弁6a乃至6fに対して駆動用電気
信号を送給するための一対の導線が接続されており、さ
らに空気圧供給系８は、前記電磁弁6a乃至6fを経てエア
シリンダ10a乃至10fに到達している。一方、エアシリン
ダ10a乃至10f内の図示しないピストンの動作位置を検出
するために、夫々のエアシリンダ10a乃至10fには一対の
リミットスイッチ（図示せず）が設けられ、これらのリ
ミットスイッチの検出した信号をコントローラ２にフィ
ードバックするために、別途、検出信号伝達用配線が設
けられ、これが検出器12a乃至12fに接続されているのが
実情である。すなわち、コントローラ２−電磁弁6a乃至
6f、電磁弁6a乃至6f−エアシリンダ10a乃至10f、エアシ
リンダ10a乃至10f−コントローラ２の間に、一対の導線
乃至管体が配設されているために構成がすこぶる煩雑で
小型化が困難であり、しかも結合用の導線および管体が
長くなるために外部信号系の影響を受け易くなり、誤動
作等が惹起するのも稀ではなかった。

さらにまた、コントローラ２またはコントローラ２を
全体として制御するCPUは、アクチュエータの数が増大
することにより、そのレスポンス並びに指示が迅速に行
われなくなる。従って、アクチュエータの動作時間にも
制約が出てくる等の不都合があった。

さらに、前記のアクチュエータ以外の分野、例えば、
コンピュータを用いた大規模システム等においては、各
端末をネットワークで連結することが従来より行われて
いるが、アクチュエータそのものをネットワーク化した
ものは存在していなかった。

従って、本発明によれば、アクチュエータ相互間で制
御信号の授受を行うことにより、迅速に且つ確実にアク
チュエータの付勢制御を行うことが可能な制御用ネット
ワーク構造を提供することを目的とする。

また、本発明によれば、小型化が容易に達成でき誤動
作が回避できるとともに配線、配管部分の簡素化が図ら
れ、しかも可及的迅速に夫々のアクチュエータの付勢、
滅勢を行うことが可能な制御用ネットワーク構造を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記の課題を解決するために、本発明は、複数のアク
チュエータと、前記各アクチュエータの制御を行う制御
装置とを有し、前記各アクチュエータおよび前記各制御
装置を連結し、これらを統合する主制御装置の下層構造
を構成する制御用ネットワーク構造であって、 前記各制御装置は、主制御装置との間または所定の制
御装置との間で制御信号の伝送を行う制御信号伝送ライ
ンと、前記各アクチュエータに対して駆動用のエネルギ
を供給する駆動エネルギ伝送ラインとを一体的に配した
制御用ネットワーク手段により連結され、しかも前記各
制御装置は、当該アクチュエータに併設されるブロック
体に設けられ、さらに前記制御信号伝送ラインおよび前
記駆動エネルギ伝送ラインを接続するための同一構造か
らなる接続ターミナルを有することを特徴とする。

［作用］ 主制御装置によって制御される下層構造としての複数
のアクチュエータおよび複数の制御装置を、制御信号伝
送ラインおよび駆動エネルギ伝送ラインによって相互に
連結し、各アクチュエータおよび各制御装置間で信号の
授受を行うことにより、客体の迅速な制御を行うことが
できるとともに、配線、配管等を簡素化することができ
る。

［実施例］ 次に、本発明に係る制御用ネットワーク構造について
好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳
細に説明する。

第２図において、参照符号20a乃至20fは、互いに関連
的に配置されたアクチュエータを示し、これらのアクチ
ュエータ20a乃至20fは、共有する一本の空気供給管路、
好ましくはループ状に延在する空気供給管路22により互
いに連結されている。管路22には所定間隔離間してエア
供給源24a乃至24cが接続され、略等圧で個々のアクチュ
エータ20a乃至20fに駆動源としての加圧空気を送給する
よう構成している。

一方、アクチュエータ20a乃至20fには後述する電磁弁
を付勢するためにこれらを並列に接続する導線26が接続
され、この導線26は、電源28に接続されている。さらに
また、前記アクチュエータ20a乃至20fにはコンピュータ
30からのアドレス信号およびデータ信号をシリアルまた
はパラレルに受信するために光ファイバ32が接続され
る。この場合、光ファイバ32は、同軸ケーブルに置換す
ることができる。これにより耐ノイズ性の向上が図れ
る。

次に、以上のように構成されるアクチュエータの内部
構造について、第３図を参照して説明する。

個々のアクチュエータ20a乃至20fはシリンダ部34と制
御部36とから基本的に構成される。シリンダ部34は、シ
リンダ38の内部にピストン40を移動自在に配設するとと
もに前記ピストン40に連結するピストンロッド42の一端
部は、前記シリンダ38の外部に延在させてピストン40の
往復動作を図示しない他の機器に伝達する。なお、シリ
ンダ38の両端部に夫々空気の供給乃至導出を行うための
第１ポート44と第２ポート46とを形成し、また、前記シ
リンダ38にピストン40の位置、速度、加速度、シリンダ
内流体圧等を検出するセンサ48を装着しておく。

次いで、制御部36について説明する。制御部36は、前
記シリンダ38に連結する筐体50を具有し、この筐体50内
に弁機構52、入出力回路54、検出装置56、駆動装置58お
よび演算装置60を含む。弁機構52は、図示しないが電磁
弁を含み、この電磁弁の開度調整下に空気供給管路62、
64を介して第１ポート44、第２ポート46へ所定圧の空気
を送給するように構成している。前記管路22は弁機構52
に接続している。

入出力回路54は、一方においてセンサ48と導線66、68
を介して接続し、他方において演算装置60にバス線70を
介して接続している（第４図参照）。

検出装置56は、ピストン40の速度、加速度、シリンダ
部34内の流体圧力等の検出をセンサ48を介して検出する
ものであり、その結果は入出力回路54を介して演算装置
60に供給される。すなわち、演算装置60は、その内部に
記憶メモリ72、CPU74およびコミュニケーションインタ
フェース75を含む。コミュニケーションインタフェース
75は、自ら有するアドレスに基づき光ファイバ32から送
給されてくるコミュニケーションモジュール等のデータ
信号を取り込み自ら内蔵するCPU74に送る。また、当該
アクチュエータ20a乃至20fの動作中に係るデータ信号を
コンピュータ30にアドレス信号とともに送給し、あるい
は、一の客体を他のアクチュエータ20a乃至20fと協働し
て移動させる如く、相関的に付勢制御される場合には他
のアクチュエータ20a乃至20fの制御信号を送信すること
が可能である。この場合、入出力回路54は、他のアクチ
ュエータ20a乃至20fから送給されてくる制御用のデータ
信号を自らのアドレス信号に基づき取り込んでアクチュ
エータ20a乃至20fの制御信号とし、また、他のアクチュ
エータ20a乃至20fのための制御信号を記憶メモリ72から
呼び出して、送る。

そこで、以上のように構成される個々のアクチュエー
タ20a乃至20fにループ状に接続される光ファイバ32、空
気供給管路22および導線26からなるネットワークバスバ
ンドル100による具体的接続方法を第５図および第６図
に示す。すなわち、筐体50の上面に第１のソケット76と
第２のソケット78とを配設し、夫々のソケット76、78に
給気用チューブ管継手80a、80b、排気用チューブ管継手
82a、82b、導線26用のコネクタ84a、84b、86a、86bおよ
び一対の光ファイバ用コネクタ88a、88b、90a、90bを形
成する。破線で示すように、給気用チューブ管継手80a
は、第２ソケット78の給気用チューブ管継手80bと筐体5
0の内部で接続され、排気用チューブ管継手82aも管継手
82bと同様に接続されるものである。導線用コネクタ84
a、84b、86a、86bおよび光ファイバ用コネクタ88a、88
b、90a、90bも同様である。このように構成することに
より実質的に駆動エネルギ伝送ラインおよび制御信号伝
送ラインを介して各制御部36が下層ネットワーク構造と
してループ化される。

次に、以上のように構成されるアクチュエータの作用
並びに効果について説明する。

エア供給源24a乃至24cから所定圧の空気を空気供給管
路22を介して送給すると、この空気は、アクチュエータ
20aの管継手80aを介して弁機構52に導入され、一方、前
記の通り、この空気は管継手80bを介して次段のアクチ
ュエータ20bに同圧で到達する。アクチュエータ20a乃至
20fは、並列的に接続されているために、次々と同圧で
供給されて最終の管継手82a、82bに至ると今度は排気用
チューブ管継手82a、82bを介してエア供給源へ帰還され
る。電源28を付勢すれば、その電源28から供給される所
定の電圧、電流は、導線26を介して送給され個々のアク
チュエータ20a乃至20fのコネクタ84a、84bを経て駆動装
置58等へ供給される。

一方、光ファイバ32から送給される光信号化された個
々のアクチュエータ20a乃至20fのアドレス信号とデータ
信号は、コネクタ88a、88bを介して制御部36のコミュニ
ケーションインタフェース75に至り、その特定のアドレ
ス信号に係るデータ信号のみ所定の演算装置60に導入さ
れる。これらの信号は、光ファイバ32、コネクタ90a、9
0bを介してコンピュータ30に帰還する。

そこで、制御部36に取り込まれた信号は、演算装置60
で演算処理され、記憶メモリ72に記憶されているピスト
ン40の位置、速度、加速度、流体圧等のデータと併せて
データ処理され、その処理後の信号を駆動装置58に送給
して弁機構52等の付勢、滅勢制御を行う。検出装置56
は、センサ48等から検出されてくるピストン位置信号等
を入出力回路54に送り、この入出力回路54はこれを再び
演算装置60に送り、記憶メモリ72に最新のデータとして
蓄えるとともにコミュニケーションインタフェース75を
介してコンピュータ30に送給する。このような制御シス
テムで個々のアクチュエータ20a乃至20fは、夫々制御さ
れることになる。

なお、複数個のアクチュエータ20a乃至20fが相関的に
付勢制御される場合等においては、前記の通り、演算装
置60から他のアクチュエータ20a乃至20fのアドレス信号
とデータ信号とを送給し、これに基づき当該アクチュエ
ータ20a乃至20fの制御を行うことが可能となる。すなわ
ち、アクチュエータ20a乃至20f相互間で制御に関するコ
ミュニケーションが可能となり、CPU74で行う集中制御
よりも迅速、確実な相関動作を達成できる。

第７図に本発明に係るアクチュエータの制御装置の他
の実施例を示す。

この場合、光ファイバ32または同軸ケーブルからなる
制御系は、ループ化されており、個々のアクチュエータ
20a乃至20fに対して前記光ファイバ32に夫々のアクチュ
エータ20a乃至20fのアドレスにより信号を導出する分岐
装置88を設けている。光ファイバ32とコンピュータ30と
は他の接続装置90を介して接続される。

［発明の効果］ 本発明によれば、アクチュエータ相互間でその制御信
号の授受を行うために、アクチュエータの数が多数あっ
ても極めて迅速に付勢、滅勢制御を行うことが可能であ
る。従って、アクチュエータを相互に関連的に制御する
ことも可能となる。

さらに、本発明によれば、以上のように個々のアクチ
ュエータに演算装置等を組み込むとともに流体供給系、
電気系、制御系を共有しているために、個々のアクチュ
エータに対する配線等が不要となり、さらにシーケンサ
マニホールドも不要とすることができる。しかも、流体
供給系、電気系、制御系をループ化すればアクチュエー
タの拡張、縮小は任意のままである。このため、アクチ
ュエータの配線、配管系の簡素化とアクチュエータの確
実な動作が得られ、しかも配線等による占有面積が少な
くなるので構造的に小型化が促進されて設備全体の低廉
化と信頼性の向上が達成される等、種々の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術に係るアクチュエータと、配管系、
制御系との接続関係を示す説明図、 第２図以下は、本発明に係るものであり、第２図は、並
設されたアクチュエータとそれを相互に接続するループ
化された流体圧供給系、電気系、制御系との関係を示す
説明図、 第３図は、アクチュエータの内部構造を示す説明図、 第４図は、アクチュエータの制御部の説明図、 第５図は、アクチュエータの制御部へ流体圧供給系、電
気系、制御系が接続される状態の説明図、 第６図は、アクチュエータ間をループ状に接続した流体
圧供給系、電気系、制御系をまとめた状態の斜視説明
図、 第７図は、ループ状の制御系に分岐装置を介して接続さ
れるアクチュエータの説明図である。 ２…コントローラ 4a〜4f…ドライバ 6a〜6f…電磁弁 ８…空気圧供給系 10a〜10f…エアシリンダ 20a〜20f…アクチュエータ 22…空気供給管路 24a〜24c…エア供給源 26…導線 28…電源 30…コンピュータ 32…光ファイバ 34…シリンダ部 36…制御部 38…シリンダ 40…ピストン 42…ピストンロッド 44…第１ポート 46…第２ポート 48…センサ 50…筐体 52…弁機構 54…入出力回路 56…検出装置 58…駆動装置 60…演算装置 62、64…空気供給管路 66、68…導線 70…バス線 72…記憶メモリ 74…CPU 75…コミュニケーションインタフェース 76…第１ソケット 78…第２ソケット 80a、80b、82a、82b…管継手 84a、84b、86a、86b…コネクタ 88…分岐装置 90…接続装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のアクチュエータと、前記各アクチュ
   エータの制御を行う制御装置とを有し、前記各アクチュ
   エータおよび前記各制御装置を連結し、これらを統合す
   る主制御装置の下層構造を構成する制御用ネットワーク
   構造であって、 前記各制御装置は、主制御装置との間または所定の制御
   装置との間で制御信号の伝送を行う制御信号伝送ライン
   と、前記各アクチュエータに対して駆動用のエネルギを
   供給する駆動エネルギ伝送ラインとを一体的に配した制
   御用ネットワーク手段により連結され、しかも前記各制
   御装置は、当該アクチュエータに併設されるブロック体
   に設けられ、さらに前記制御信号伝送ラインおよび前記
   駆動エネルギ伝送ラインを接続するための同一構造から
   なる接続ターミナルを有することを特徴とする制御用ネ
   ットワーク構造。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の構造におい
   て、アクチュエータは、速度制御信号に基づいてフィー
   ドバック制御されることを特徴とする制御用ネットワー
   ク構造。