JPH1013394A

JPH1013394A - 通信における同期方法

Info

Publication number: JPH1013394A
Application number: JP8179777A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Aoyama; 一成青山; Yoshiyuki Kubo; 義幸久保
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1998-01-16
Also published as: US5990638A; EP0846993B1; WO1997049013A1; DE69737183D1; EP0846993A4; DE69737183T2; EP0846993A1

Abstract

(57)【要約】【課題】伝送線路による伝播遅延が問題になるような
場合でも精度の高い各機器間の同期がとれる同期方法を
提供する【解決手段】複数の機器を伝送線路で接続し同期して
動作させる場合に適用する。例えば、ＣＮＣ装置１０と
サーボアンプＳＡ１，ＳＡ２がデイジーチェーン方式で
接続されている。パルスコーダＰ１，Ｐ２で検出される
各サーボモータＭ１，Ｍ２の位置を同期して同一時刻で
読み出す。この場合、位置読み出し指令の同期信号がＣ
ＮＣ装置１０から各サーボアンプＳＡ１，ＳＡ２まで伝
送線路Ｌ１，Ｌ２で伝播され、伝播遅延が生じるがこの
伝播遅延時間をも補正して同期をとり、同一時刻のサー
ボモータＭ１，Ｍ２の位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御装置、ロ
ボット制御装置及びこれら装置の周辺機器等の産業機器
において、同期をとって動作しなければならない装置間
の通信における同期方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】数値制御装置（以下ＣＮＣ装置とい
う）、ロボット制御装置及びこれら装置の周辺機器等の
産業機械システムにおいて、複数の機器をシリアル通信
で結んでシステムを構成し、それぞれの機器の間で同期
をとって動作させる必要がある場合がある。例えば、Ｃ
ＮＣ装置で駆動制御される工作機械等においては、工作
機械の送り軸の現在位置を検出する場合、同期をとって
同一時刻における各軸の位置を検出しなければならな
い。又、各軸の移動も同期をとって移動させねばならな
い。このような同期をとるための信号はシリアル通信を
介して伝達される。

【０００３】例えば、図１３に示すように、マスタ側と
スレーブ側の２台の機器が通信で接続されているシステ
ムにおいて、マスタ側の機器を基準にして、スレーブ側
の機器をマスタ側機器に同期させて制御する場合、シリ
アル通信を介して同期をとる方法として、マスタ側の機
器からスレーブ側の機器に対して同期をとるための基準
となる時間に、タイマーから所定周期毎に同期信号送信
要求信号を出し、送信制御回路で同期信号であることを
示すパケット（フレーム）を送信して、パラレル／シリ
アル変換器でシリアル信号に変換してこのパケットを送
信する。スレーブ側機器の受信制御回路ではシリアル／
パラレル変換器を介してこのパケットを受けとる毎に自
分自身の内部にあるシーケンサを動作させるか、あるい
は、自分自信の内部にあるタイマーをマスタ側タイマー
と一致するように制御する。以上のような方法は公知で
ある。

【０００４】マスタ側から送信される同期をとるための
パケットは専用のもの（この場合、一般のデータを含ま
ない）でもよく、マスタ側からのデータの送信要求が必
ず同期タイミングで発生するものであれば、このデータ
パケットそのものを同期情報として扱っている場合もあ
る。図１４にこのパケットの例を示す。そして、スレー
ブ側ではパケット全体を受信したことをもって同期信号
として扱う場合も、パケットのヘッダ部分のみを同期情
報として扱っている場合もある。シリアル通信でパケッ
トを送信する場合、送信側で送信を開始するタイミング
と受信側でデータの受け取りを完了するタイミングは、
少なくともシリアルデータ長分の時間のずれが発生す
る。

【０００５】図１５は、図１３に示す例において、上記
タイミングのずれを説明する図である。そして、この図
１５ではヘッダ部分のみを同期情報（同期信号）として
扱っている例を示している。マスタ側機器の内部タイマ
にしたがって周期的に送信要求が発生するものとし、今
ある時刻（基準時刻ｔ0 ）にマスタ側機器のタイマから
送信要求信号が発生したとする。送信制御回路は、図１
４に示すようなパケットをパラレル／シリアル変換器に
送信しシリアル信号にしてスレーブ側の機器に送信す
る。この送信要求信号発生時から伝送路にパケットが送
信されるまでに遅れＤ1 がある。このパケットがスレー
ブ側の機器で受信される際、伝送線路上を信号が伝播す
る時間Ｄp と同期化のための時間Ｄ2 の遅延時間が発生
する。スレーブ側の機器では、ヘッダ部分の受信が完了
して一定時間Ｄ3 後に初めてヘッダ部分が到着したこと
を知ることができるので、スレーブ側の機器で発生する
同期信号（ヘッダ部検出信号）は、図１５に示すよう
に、マスタ側機器で発生した送信要求信号の発生時ｔ0
より、上記各遅れの合計（Ｄ1 ＋Ｄp ＋Ｄ2 ＋Ｄ3 ）だ
け遅れたものとなる。

【０００６】従来は、シリアル信号が伝送線路上を伝播
する伝播遅延時間Ｄp は無視できるものとしており、他
の遅れ時間Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 は常に一定であり、マスタ
側、スレーブ側の機器の設計時の回路構成から容易に求
めることができる。そこで、従来は、スレーブ側機器の
内部タイマで同期をとる場合において、この回路構成か
ら求められる遅れ（Ｄ1 ＋Ｄ2 ＋Ｄ3 ）を補正値として
スレーブ側機器に設定しておき、スレーブ側機器で同期
信号（ヘッダ検出信号）を検出した時点で内部タイマに
上記補正量をセットして内部タイマを作動させ、該内部
タイマがタイムアップした時刻（マスタ側機器において
上記基準時刻ｔ0 から同期をとる時刻Ｔまでの時間から
上記補正値を減じた値をタイマで計時した時）を同期時
刻とすることによって、上記遅れ分を補正し同期をとる
ようにしていた。または、これとは逆に、マスタ側機器
から送信を開始するタイミングを既知の上記遅れ分早く
し、スレーブ側機器では、同期信号（ヘッダ検出信号）
を検出した時刻を基準時刻として内部タイマを制御する
ことによって上記時間遅れを補正する方法がとられてい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】通信速度（ビットレー
ト）が高速になるほど、シリアル通信の同期制御の精度
は向上する。例えば、１Ｍｂｐｓでは約１μｓの精度だ
が、１００Ｍｂｐｓでは約１０ｎｓの精度となる。この
ような精度になってくると、信号がシリアル通信を伝播
する時間Ｄp を無視することができなくなる。伝送線路
を信号が伝播する時間は、光フィバーの場合は約５ｎｓ
／ｍであり、例えば１０ｍ伝播するのに５０ｎｓの遅延
が発生することになる。また、通信速度（ビットレー
ト）が遅い場合においても、伝送線路が長い場合などは
同様に伝播遅延は無視できなくなる。そこで、本発明の
目的は、伝送線路による伝播遅延が大きくなっても精度
の高い各機器間の同期がとれる同期方法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の機器を
シリアル通信で接続し同期をとって動作させる場合、同
期信号が送信側から受信側まで伝播する伝播遅延時間を
補正量として送信側もしくは受信側の機器に設定してお
き、該同期信号を上記補正量によって補正して上記複数
の機器の同期をとるようにした。この場合同期信号はデ
ータ用の伝送線路を用いて伝送しても、データ用とは別
の伝送線路を用いて伝送してもよい。また、各機器間の
上記伝播遅延時間は、上記複数の機器の１つ（マスター
となる機器）に、伝送線路の種類と長さをパラメータと
する伝播遅延時間を求める計算式かもしくは伝送線路の
種類毎その長さをパラメータとする伝播遅延時間を記憶
するテーブルを設定し、該機器に伝送線路の種類と長さ
を入力することによって伝送線路による伝播遅延時間を
求め該伝播遅延時間より上記補正量を求めて各機器に設
定するようにする。

【０００９】さらに自動的に求める方法として、送信側
から特定の信号を送信し、受信側では該特定の信号を受
信すると直ちに送信側に返信させ、送信側では上記特定
の信号を送信して返信を受信するまでの時間を測定す
る。そして、この測定値から伝播遅延時間を求め補正量
として各機器に設定する。また、同期信号が伝播する通
信経路上の機器要素おける遅延時間は、機器の回路構成
等が設計された段階で既知のものとなるから、この機器
要素における遅延時間を上記送信側もしくは受信側の機
器に予め設定しておき、上記複数の機器を伝送線路で接
続した段階で、該伝播線路による遅延時間を上記送信側
もしくは受信側の機器に設定し、この２つの遅延時間よ
り補正量を求めて同期信号を補正し、伝播遅延時間をも
補正して上記複数の機器の同期をとるようにした。そし
て、この方法はデイジーチェーン方式で接続された機器
に対しても適用できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、工作機械等を制御するＣＮ
Ｃ装置に適用した本発明の一実施形態を説明する。図１
は、ＣＮＣ装置におけるサーボシステムのブロック図で
ある。マスター側機器となるＣＮＣ装置１０は、デイジ
ーチェーン方式でスレーブ側機器となるサーボモータＭ
１，Ｍ２の各サーボアンプＳＡ１，ＳＡ２と接続されて
いる。即ち、ＣＮＣ装置１０と第１のサーボモータＭ１
のサーボアンプＡＳ１は伝送線路Ｌ１で、サーボアンプ
ＡＳ１と第２のサーボモータＭ２のサーボアンプＡＳ２
は伝送線路Ｌ２でに接続されている。なお、この実施形
態では２つのサーボモータを有する例を記載している
が、軸数が増えてサーボモータがさらに増加した場合に
は、上述のように各サーボモータのサーボアンプ間が伝
送線路で接続されるものである。

【００１１】各サーボアンプＳＡ１，ＳＡ２からはそれ
ぞれのサーボモータＭ１，Ｍ２に対して指令電圧（電
流）が供給され、各サーボモータＭ１，Ｍ２に設けられ
たパルスコーダＰ１，Ｐ２からは、各サーボモータＭ
１，Ｍ２の位置を表すフィードバック信号Ｐｆ１、Ｐｆ
２が各サーボアンプＳＡ１，ＳＡ２に帰還されている。

【００１２】図２は上記ＣＮＣ装置１０の要部ブロック
図である。ＣＮＣ装置１０はプロセッサ１０１を有し、
システムプログラムが記憶されたＲＯＭ１０２、ＮＣプ
ログラムや各種データを記憶し、演算処理等に利用され
るＲＡＭ（一部は不揮発性ＲＡＭで構成されている）１
０３、送信制御回路１０４、受信制御回路１０５がバス
接続され、また、タイマ回路１０８は所定周期毎にプロ
セッサ１０１に指令電圧計算開始指令信号Ｓ１を出力す
ると共に、プロセッサ１０１が指令電圧計算を終了する
に十分な時間をおいてサーボアンプＳＡ１，ＳＡ２への
指令電圧送信開始指令信号Ｓ２を上記所定周期毎に送信
制御回路１０４に出力するようになっている。また、送
信制御回路１０４にはパラレル信号をシリアル信号に変
換するＰ／Ｓ変換器１０６が接続されシリアル信号に変
換された送信データは伝送線路Ｌ１に送り出される。ま
た、伝送線路Ｌ１を介して入力される受信データはシリ
アル信号をパラレル信号に変換するＳ／Ｐ変換器１０７
に入力され該Ｓ／Ｐ変換器１０７は受信制御回路１０５
に接続されている。

【００１３】図３は、サーボアンプＳＡ１の要部ブロッ
ク図である。ＣＮＣ装置１０から伝送線路Ｌ１を介して
送られてきたデータはＳ／Ｐ変換器２０１に入力される
と共にバッファ回路２０３に入力される。このバッファ
回路２０３は伝送線路Ｌ２に接続され、ＣＮＣ装置１０
から受信したデータはそのまま次のサーボアンプＳＡ２
に送信される。Ｓ／Ｐ変換器２０１には受信制御回路２
０２が接続され、パラレル信号に変換されたデータは受
信制御回路２０２に入力されるようになっている。該受
信制御回路２０２にはＤ／Ａ変換器２０４が接続され受
信制御回路２０２が出力する受信データはＤ／Ａ変換器
２０４でアナログ信号に変換されてサーボモータＭ１へ
の電圧指令となっている。受信制御回路２０２はタイマ
回路２０６に接続され該タイマ回路２０６にヘッダ検出
信号（同期信号）Ｓ３を出力し、該タイマ回路２０６を
スタートさせるようになっている。該タイマ回路２０６
は、設定された補正値１と補正値２を加算器２０５で加
算した値が同期信号の補正量としてセットされるように
なっている。

【００１４】タイマ回路２０６はラッチ及び送信タイミ
ング信号Ｓ４をデータラッチャ２１０、送信制御回路２
１１に出力し、パルスコーダＰ１からのフィードバック
パルスをカウントする可逆カウンタ２０７の値をデータ
ラッチャ２１０でラッチし、送信制御回路２１１は、こ
のラッチした値、及びＳ／Ｐ変換器２０８を介して入力
されバッファ回路２０９に記憶する下流のサーボアンプ
ＳＡ２からの送信データをＰ／Ｓ変換器２１２に出力し
てシリアル信号に変換して伝送線路Ｌ１に送出し、ＣＮ
Ｃ装置１０に帰還情報（サーボモータＭ１，Ｍ２の位置
を表すデータ）として出力するように構成されている。

【００１５】下流のサーボアンプも上述した図３と同様
な構成を有しているが、当該サーボアンプの下流に他の
サーボアンプが接続されていない場合、即ち本実施形態
におけるサーボアンプＳＡ２の場合には、バッファ２０
３、Ｓ／Ｐ変換器２０８、バッファ回路２０９を必ずし
も備える必要はない。次にこのシステムにおける同期動
作について図１〜図３及び図４に示す動作タイミング図
を参照して説明する。

【００１６】ＣＮＣ装置１０内のタイマ回路１０８は所
定周期毎に指令電圧計算開始指令Ｓ１をプロセッサ１０
１に出力する。なお、この指令電圧計算開始指令Ｓ１発
生タイミングを基準時刻ｔ0 とする。プロセッサ１０１
は、指令電圧計算開始指令Ｓ１を受けると、ＲＡＭ１０
３内のＮＣプログラムを読み取り解析してすでに得られ
ている移動指令と各サーボアンプＳＡ１，ＳＡ２からフ
ィードバックされ、Ｓ／Ｐ変換器１０７を介して受信制
御回路１０５に入力されているフィードバックデータに
基づいて、位置、速度のフィードバック処理を行い上記
所定周期内に各軸のサーボモータに対する新たな指令電
圧を計算し送信制御回路１０４に出力する。上記基準時
刻ｔ0 より所定時間Ｄ0 遅れてタイマ回路１０８から指
令電圧送信開始指令Ｓ２が図４に示すように発生し、送
信制御回路１０４に入力される。

【００１７】送信制御回路１０４は、指令電圧送信開始
指令Ｓ２を受信すると、図５に示すように、各軸のサー
ボアンプＳＡ１，ＳＡ２に対するデータに、同期信号と
して機能するヘッダ部を付したパケットをＰ／Ｓ変換器
１０６に送出し、シリアルデータに変換して伝送線路Ｌ
１に送出する。

【００１８】サーボアンプＳＡ１は上記パケットを受信
するとバッファ回路２０３を介して下流のサーボアンプ
ＳＡ２にこのパケットを送信すると共に、Ｓ／Ｐ変換器
２０１でパラレル信号に変換して受信制御回路２０２に
出力する。受信制御回路２０２は、パケットのヘッダを
読み取ると図４に示すように、ヘッダ検出信号（同期信
号）Ｓ３をタイマ回路２０６に出力すると共に、自己の
サーボアンプＳＡ１に対する受信データをＤ／Ａ変換器
２０４に出力し、アナログ電圧に変換してサーボモータ
Ｍ１に出力する。なお、パケットのデータはその記憶位
置（ビット）によって宛先が決められており、この実施
形態では、ヘッダ部に続く設定数ワード分に２番目のサ
ーボアンプＳＡ２に対するデータが格納され、続いて１
番目のサーボアンプＳＡ１に対するデータが設定数ワー
ド分に格納されており、各サーボアンプＳＡ１，ＳＡ２
は、パケットの対応する位置を自己に対するデータとし
て読み取るようになっている。

【００１９】前述したように、指令電圧送信開始信号Ｓ
２発生時からデータをシリアル化して伝送線路にパケッ
トが送信されるまでの遅れ時間Ｄ1 、受信側でシリアル
データを同期化するための遅れ時間Ｄ2 、ヘッダ部受信
完了を検出するまでの遅れ時間Ｄ3 は、このシステムの
各機器の回路構成の設計段階で既知であるから、その合
計（Ｄ1 ＋Ｄ2 ＋Ｄ3 ）も既知である。また、指令電圧
計算開始指令Ｓ１発生時（基準時刻ｔ0 ）から指令電圧
送信開始指令Ｓ２発生時までの遅れ時間Ｄ0 も決められ
たものであり既知である。さらにサーボモータＳＡ１，
ＳＡ２の位置情報を読み取るタイミングは、上記基準時
刻ｔ0 からの経過時間Ｔとして決められるものであるか
ら、この値Ｔも既知である。そこで、この既知の決めら
れた位置情報を読み取るタイミングの経過時間Ｔに対す
る上記既知の遅れ時間（Ｄ0 ＋Ｄ1 ＋Ｄ2 ＋Ｄ3 ）を補
正値１として設定する。また、伝送線路上を信号が伝播
するのに要する遅れ時間Ｄp は、システムが決まり伝送
線路の種類（材質）、長さが決まった段階で初めて分か
るものであるから、システムが決まった段階で、この伝
播遅れ時間Ｄp を補正値２として設定するようにしてい
る。

【００２０】そして、加算器２０５で上記補正値１と補
正値２を加算した値（Ｄ0 ＋Ｄ1 ＋Ｄ2 ＋Ｄ3 ＋Ｄp ）
を求め、この値をタイマ回路２０６の初期値として設定
する。タイマ回路２０６は、受信制御回路２０２からヘ
ッダ検出信号（同期信号）Ｓ３を受信すると計時を開始
し、設定時間Ｔに達するとラッチ及び送信タイミング信
号Ｓ４をデータラッチャ２１０及び送信制御回路２１１
に出力する。即ち、ヘッダ検出信号Ｓ３を受信してから
ラッチ及び送信タイミング信号Ｓ４が出力されるまでの
時間は、（Ｔ−Ｄ0 −Ｄ1 −Ｄ2 −Ｄ3 −Ｄp ）とな
る。

【００２１】可逆カウンタ２０７はサーボモータＭ１が
所定量回転する毎に発生する符号を持ったパルスを発生
するパルスコーダＰ１からの帰還パルスをカウントし、
サーボモータＭ１の位置を記憶している。ラッチ及び送
信タイミング信号Ｓ４がデータラッチャ２１０に入力さ
れると該データラッチャ２１０は上記可逆カウンタ２０
７の値をラッチし、送信制御回路２１１は、上記ラッチ
及び送信タイミング信号Ｓ４を受信してこのデータラッ
チャ２１０にラッチされたサーボモータＭ１の位置情
報、及びバッファ回路２０９に記憶する下流のサーボア
ンプ（ＳＡ２）から送られてきた下流のサーボモータ
（Ｍ２）の位置情報にヘッダ部をつけてＰ／Ｓ変換器２
１２に送信し、Ｐ／Ｓ変換器２１２は、図６に示すよう
にシリアル信号に変換してＣＮＣ装置１０に送信する。

【００２２】受信制御回路２０２がヘッダ部を読み取り
タイマ回路２０６にヘッダ検出信号（同期信号）Ｓ３を
送出するタイミングでは基準時刻ｔ0 よりすでに（Ｄ0
＋Ｄ1 ＋Ｄ2 ＋Ｄ3 ＋Ｄp ）だけ遅れている。そして、
タイマ回路は設定値（Ｔ−Ｄ0 −Ｄ1 −Ｄ2 −Ｄ3 −Ｄ
p ）を計時した時にラッチ及び送信タイミング信号Ｓ４
を出力しサーボモータの位置をラッチするものであるか
ら、このラッチ時刻は基準時刻ｔ0 より上記遅れ時間と
タイマ回路による計時時間の合計した分遅れている。即
ち、（Ｄ0 ＋Ｄ1 ＋Ｄ2 ＋Ｄ3 ＋Ｄp ）＋（Ｔ−Ｄ0 −Ｄ1
−Ｄ2 −Ｄ3 −Ｄp ）＝Ｔとなり、予め決められた基準時刻ｔ0 より時間Ｔだけ遅
れた時刻でサーボモータの位置情報がラッチされること
になる。

【００２３】下流のサーボアンプ、本実施形態のサーボ
アンプＳＡ２においても上述したサーボアンプＳＡ１と
同様な動作を行うが、補正値２として設定される遅れ時
間Ｄp が相違するものである。（なお、遅れ時間Ｄ2 や
Ｄ3 もサーボアンプによって異なっていればこの値も相
違している）その結果、図４に示すように、各サーボアンプ毎にその
サーボアンプに対して生じる遅れが補正され、すべての
サーボアンプは基準時刻ｔ0 より決められた時間Ｔ遅れ
たタイミングで、各データラッチャが各サーボモータの
位置情報をラッチするから、同時点でのサーボモータの
位置が検出されることになる。そして、ＣＮＣ装置１０
に送り込まれた各サーボモータの位置情報は、次の指令
電圧計算に利用されることになる。

【００２４】ＣＮＣ装置１０は、検出された各軸のサー
ボモータの位置に基づいて各軸を同期して位置、速度の
制御を行うが、このサーボモータの位置を検出するタイ
ミングが異なるとこの位置や速度の制御の精度が低下し
てしまう。しかし、本発明は、上述したように同一時刻
に各サーボモータの位置が検出され、この位置が位置、
速度の制御に利用されることから、精度の高い位置、速
度制御を行うことができる。

【００２５】上述した信号の伝播遅延時間Ｄp は実際に
測定して上記補正値２として設定すればよいが、伝送線
路の仕様、特に、伝送線路の種類（材質）、長さから計
算することによって推定することができる。伝送線路の
種類（材質）、長さは伝播遅延時間Ｄp を測定すること
に比べ容易に測定（特定）することが可能である。

【００２６】そこで、予め伝送線路の種類毎にその長さ
をパラメータとする伝播遅延時間を算出する算出式、も
しくは、伝送線路の種類毎に長さに対する伝播遅延時間
を記憶するテーブルをＣＮＣ装置の不揮発性メモリ部分
に設定記憶させておく、そして、システムが確定し、伝
送線路の種類及び長さが決まった段階で、このシステム
に電源が投入され通常の制御が開始する前に、伝送線路
の種類及び長さを入力し補正値設定指令を与えることに
よって、上記算出式、もしくはテーブルより各軸の上記
補正値２を求め対応する各サーボアンプのレジスタに自
動的に設定するようにする。

【００２７】上述した方法は、伝播遅延時間Ｄp を直接
測定してその値を補正値２として設定するか、伝送線路
の種類（材質）、長さを設定することによって自動的に
求め補正値２を設定するようにしたが、このシステム自
体が自動的にこの伝播遅延時間Ｄp を測定し、自動的に
補正値２として設定する方法を以下第２の実施形態とし
て説明する。

【００２８】図７は、この第２の実施形態におけるＣＮ
Ｃ装置の要部ブロック図である。上述した第１の実施形
態と相違する点は、受信制御回路１０５に接続された第
２タイマ回路１０９が設けられ、かつプロセッサ１０１
から遅延時間測定用のパケット送信信号Ｓ５が入力され
るようになっている点において相違するのみである。な
お、図２に示す構成と同一の構成は同一符号を付してい
る。

【００２９】また、図８はこの第２の実施形態における
サーボアンプＳＡ１の要部ブロック図である。図３に示
す第１の実施形態のサーボアンプの構成と相違する点
は、第２タイマ回路２１３と遅延時間測定用パケット検
出回路２１４が付加され、遅延時間測定用パケット検出
回路２１４は、下流側のサーボアンプからのデータを受
信するＳ／Ｐ変換器２０８に入力側が接続され、出力側
が上記第２タイマ回路２１３に接続されて、下流側のサ
ーボアンプからの遅延時間測定用パケット受信信号Ｓ７
を第２タイマ回路２１３に出力するようになっている。
また、第２タイマ回路２１３は、受信制御回路２０２か
ら遅延時間測定用パケット受信信号Ｓ６を受信するよう
接続され、また、この遅延時間測定用パケット受信信号
Ｓ６は送信制御回路２１１にも入力されている。さら
に、第２タイマ回路２１３の出力は送信制御回路２１１
に出力されるされるようになっている。以上の点が相違
する点である。なお、図３に示す構成と同一の構成は同
一符号を付している。

【００３０】そこで、この第２実施形態において伝播遅
延時間Ｄp を自動測定する動作を以下説明する。通常の
通信を開始する前に、遅延時間測定指令が入力されると
プロセッサ１０１は、遅延時間測定用パケット送信信号
Ｓ５を送信制御回路１０４、及び第２タイマ回路１０９
に出力する。第２タイマ回路１０９はこの信号を受信す
ると計時を開始する。また、送信制御回路１０４はこの
信号を受けて遅延時間測定用パケットをＰ／Ｓ変換器１
０６を介して伝送線路Ｌ１に出力する。なお、遅延時間
測定用パケットと通常のデータパケットはヘッダ情報で
区別している。

【００３１】遅延時間測定用パケットを受けた上流のサ
ーボアンプは、バッファ回路２０３を介して、そのまま
下流のサーボアンプに遅延時間測定用パケットを送信す
る。以下最下流のサーボアンプまで遅延時間測定用パケ
ットが同様にして送信される。また、各サーボアンプで
は、遅延時間測定用パケットのヘッダ部をＳ／Ｐ変換器
２０１を介して受信制御回路２０２で受信すると、該受
信制御回路２０２は、第２タイマ回路２１３及び送信制
御回路２１１に遅延時間測定用パケット受信信号Ｓ６を
出力し、この信号Ｓ６を受けて第２タイマ回路２１３は
計時を開始し、送信制御回路２１１は返信用の遅延時間
測定用パケットをＰ／Ｓ変換器２１２を介して伝送線路
に送り出しＣＮＣ装置１０もしくは上流のサーボアンプ
に送信する。

【００３２】ＣＮＣ装置１０においては、Ｓ／Ｐ変換器
１０７を介して受信制御回路１０５が返信用の遅延時間
測定用パケットのヘッダを検出すると、第２タイマ回路
１０９に信号を出力し、該第２タイマ回路１０９の計時
を停止させる。この第２タイマ回路１０９のカウント値
は、上述したデータのシリアル化や同期化に伴う遅延時
間等の既知の遅延時間（Ｄ1 ＋Ｄ2 ＋Ｄ3 ）とＣＮＣ装
置１０から最上流のサーボアンプまでの伝送線路（図１
における伝送線路Ｌ１）の伝播時間Ｄp の往復分の遅延
時間の合計であり、この第２タイマ回路１０９のカウン
ト値と上記既知の遅延時間（Ｄ1 ＋Ｄ2 ＋Ｄ3 ）から計
算して伝播遅延時間Ｄp を求めることができる。こうし
て求められた伝播遅延時間Ｄp は、ＣＮＣ装置から最上
流のサーボアンプ（ＳＡ１）に送られ補正値２として設
定される。

【００３３】また、サーボアンプでは、当該サーボアン
プより１つ下流のサーボアンプから返信用の遅延時間測
定用パケットのヘッダ部をＳ／Ｐ変換器２０８を介して
受信した遅延時間測定用パケット検出回路２１４は、遅
延時間測定用パケット受信信号Ｓ７を第２タイマ回路２
１３に送信し、該第２タイマ回路２１３の計時を停止さ
せる。なお、下流のサーボアンプから受けとった返信用
の遅延時間測定用パケットは上流には伝えられず捨てら
れる。その結果、各サーボアンプの第２タイマ回路２１
３に記憶される値は、当該サーボアンプで受信制御回路
２０２から遅延時間測定用パケット受信信号Ｓ６を発生
した後、１つ下流のサーボアンプから返信用の遅延時間
測定用パケットのヘッダ部を受信して遅延時間測定用パ
ケット検出回路２１４から遅延時間測定用パケット受信
信号Ｓ７が発生するまでの時間となる。

【００３４】その後、ＣＮＣ装置１０は各サーボアンプ
に対してそれぞれ第２タイマ回路２１３の計測値を送信
させる指令のパケットを送信し、このパケットを受信し
た各サーボアンプの受信制御回路２０２は、送信制御回
路２１１に送信指令Ｓ８を送り、第２タイマ回路２１３
の値をＣＮＣ装置１０に送信する。

【００３５】各サーボアンプの第２タイマ回路２１３の
計測値は次のようになる。当該サーボアンプより上流の
機器からの遅延時間測定用パケットが当該サーボアンプ
に到達した時刻をｔ１とする。時刻ｔ１から、この遅延
時間測定用パケットが当該サーボアンプより下流のサー
ボアンプに送信され、これを受信した下流のサーボアン
プが返信用の遅延時間測定用パケットを送信し、当該サ
ーボアンプがこれを受信して第２タイマ回路２１３の計
時を止めるまでの時間をｔ２とする。また、時刻ｔ１か
ら、当該サーボアンプが上流の機器からの遅延時間測定
用パケットを受信したことを検出し、第２タイマ回路２
１３の計時を開始するまでの時間をｔ３とする。このと
き第２タイマ回路２１３の計測値は（ｔ２−ｔ３）とな
る。即ち、時間ｔ２は、当該サーボアンプのバッファ回
路２０３の処理時間、当該サーボアンプから１つ下流の
サーボアンプまでの伝送線路の伝播遅延時間、１つ下流
のサーボアンプにおける、Ｓ／Ｐ変換器２０１に遅延時
間測定用パケットのヘッダ部が入力されてから受信制御
回路２０２から遅延時間測定用パケット受信信号Ｓ６を
出力するまでの遅延時間（即ちＳ／Ｐ変換器２０１及び
受信制御回路２０２の処理時間）、送信制御回路２１
１、Ｐ／Ｓ変換器２１２での処理時間、さらに、１つ下
流のサーボアンプから当該サーボアンプまでの伝送線路
の伝播遅延時間、当該サーボアンプでのＳ／Ｐ変換器２
０８での処理時間、遅延時間測定用パケット検出回路の
処理時間の合計である。また、時間ｔ３は当該サーボア
ンプのＳ／Ｐ変換器２０１及び受信制御回路２０２の処
理時間の合計である。

【００３６】この内、伝送線路の伝播時間を除いた値
は、回路構成が設計された時点で分かる既知の値である
から、各第２タイマ回路の計測値と上記既知の値から各
サーボアンプ間の伝送線路の伝播遅延時間は求めること
ができる。ＣＮＣ装置は最上流のサーボアンプより１つ
下流のサーボアンプに対しては、ＣＮＣ装置１０と最上
流のサーボアンプまでの伝送線路による伝播遅延時間
（先に求めて最上流のサーボアンプに補正値２として設
定した値）にこの最上流のサーボアンプより１つ下流の
サーボアンプ間の伝送線路による伝播遅延時間を加算し
た値を補正値２として設定する。また、最上流のサーボ
アンプより２つ下流のサーボアンプに対しては、最上流
のサーボアンプより１つ下流のサーボアンプと２つ下流
のサーボアンプ間の伝送線路による伝播遅延時間を１つ
下流のサーボアンプに補正値２として設定した値に加算
してこの２つ下流のサーボアンプの補正値２として設定
すればよい。以下同様にして、各サーボアンプに対して
補正値２を設定する。

【００３７】以上のようにして、複数のサーボアンプが
デイジーチェーン方式で接続されていても伝播遅延時間
Ｄp は自動測定し自動補正することができるものであ
る。なお、サーボアンプがデイジーチェーン方式で接続
されておらず、ＣＮＣ装置とそれぞれ伝送線路で接続さ
れているものであれば、各サーボアンプには、バッファ
回路２０３、Ｓ／Ｐ変換器２０８、バッファ回路２０
９、遅延時間測定用パケット検出回路２１４、第２タイ
マ回路２１３は必要がなく、各サーボアンプに対して遅
延時間測定用パケットを送信し、返信用の遅延時間測定
用パケットのヘッダを検出するまでの時間を測定し、Ｃ
ＮＣ装置から各サーボアンプまでの伝播遅延時間Ｄp を
求めるようにすればよい。即ち上述した最上流のサーボ
アンプまでの伝播遅延時間を求めた方法によって求めれ
ばよい。

【００３８】上記各実施形態では、同期信号としてヘッ
ダ部を用い、同期信号もデータの通信線を用いる例を示
したが、同期用信号線はデータの通信線とは別に設ける
方式でもよい。図９はこのデータの通信線とは別の同期
用通信線を用いたときのサーボシステムのブロック図で
ある。また図１０は同方式によるＣＮＣ装置１０の要部
ブロック図、図１１は同方式のサーボアンプＳＡの要部
ブロック図である。また図１２は同方式における動作タ
イミングチャートである。

【００３９】図９と図１を比較し相違する点は同期用信
号線ＬＳが設けられＣＮＣ装置１０と各サーボアンプＳ
Ａ１，ＳＡ２が接続されている点で相違するのみであ
る。また図１０と図２を比較し相違する点は、タイマ回
路１０８から出力される指令電圧計算開始信号Ｓ１が同
期信号ＳＳとして出力されている点である。さらに、図
１１と図３と比較し相違する点は、図３ではタイマ回路
２０６に受信制御回路２０２からのヘッダ検出信号（同
期信号）Ｓ３が入力されていたが、図１１ではその代わ
りにＣＮＣ装置１０からの同期信号ＳＳが入力されてい
る点である。なお、図１〜図３と図９〜図１１において
同一構成のものは同一符号を付している。

【００４０】図１２のタイミングチャートを参照しこの
実施形態の動作を説明する。

【００４１】ＣＮＣ装置１０のタイマ回路１０８から所
定周期毎に指令電圧計算開始信号Ｓ１が出力され、プロ
セッサ１０１はこの信号を受けて指令電圧計算を開始
し、タイマ回路１０８から指令電圧計算開始信号Ｓ１よ
り遅れ上記所定周期毎発生する指令電圧送信開始信号Ｓ
２によって、指令電圧パケットを送信制御回路１０４、
Ｐ／Ｓ変換器１０６を介して各サーボアンプＳＡ１，Ｓ
Ａ２に送信する点は図１〜図３に示す第１の実施形態と
同一である。この実施形態では、上記指令電圧計算開始
信号Ｓ１が、データの通信線である伝送線路Ｌ１ではな
く、別の同期用通信線ＬＳによって同期信号ＳＳとして
各サーボアンプＳＡ１，ＳＡ２に送信される。

【００４２】各サーボアンプＳＡ１，ＳＡ２では、上記
同期信号ＳＳを受信してタイマ回路２０６をスタートさ
せるが、該タイマ回路２０６には加算器２０５より補正
値１と補正値２を加算した値が補正量としてスタート前
に設定されており、各タイマ回路２０６が一定時刻Ｔに
達すると、ラッチおよび送信信号Ｓ４をデータラッチャ
２１０、送信制御回路２１１に出力し、この信号によっ
てサーボモータＭ１，Ｍ２の位置がＰ／Ｓ変換器２１２
からＣＭＣ装置１０へ送信されることになる。

【００４３】この実施形態においても、図１〜３に示す
実施形態と同様に指令電圧計算開始信号Ｓ１の発生時刻
（ｔ0 ）からＴ時間経過した時点におけるサーボモータ
Ｍ１，Ｍ２の位置を検出することが必要になる。同期信
号ＳＳは各サーボアンプ内で、内部クロックに同期した
信号に変換される際に数クロックの遅延が発生する。こ
の遅延分は、設計時に既知なので、これに対する補正量
は補正値１として設定されている。また、補正値２とし
ては、ＣＮＣ装置１０から各サーボアンプＳＡ１，ＳＡ
２までの同期信号の伝播遅延時間が設定されている。そ
の結果、各タイマ回路２０６には、（補正値１＋補正値
２）が初期値として設定されることになる。図１２に示
すように各サーボアンプＳＡ１，ＳＡ２では同期信号Ｓ
Ｓが上記補正値１と２に対応する遅延分だけ指令電圧計
算開始信号Ｓ１より遅れ、かつサーボアンプＳＡ２が受
信する同期信号（ＳＳ２）はサーボアンプＳＡ１が受信
する同期信号（ＳＳ１）よりもＣＮＣ装置１０間の伝送
線路が長いからその分遅れるが、この遅れ分も補正値２
で補正されているから、各サーボアンプＳＡ１，ＳＡ２
では同一時刻で可逆カウンタ２１０の値（サーボモータ
Ｍ１，Ｍ２の位置）をラッチし送信することになる。

【００４４】上記各補正値２として設定される値は、同
期信号線が１本の信号線でＣＮＣ装置１０と各サーボア
ンプＳＡ１，ＳＡ２と接続されているから、簡単に測定
して求めることができる。また、この信号線の種類（材
質）と長さが分かれば簡単に計算によっても求められる
ことができ、前述したように、この計算式、もしくは信
号線の種類（材質）と長さに対応する伝播遅延時間を記
憶テーブルとして予めＣＮＣ装置に入力しておき、信号
線の種類（材質）と長さを入力することによって求めて
もよい。なお、この実施形態においては、上述したこと
からも明らかのように、通信方式がデイジーチェーン方
式であっても、ＣＮＣ装置と各サーボアンプとをそれぞ
れ直接接続する方式でも全く同じ方法が適用できるもの
である。

【００４５】なお、上記各実施形態では、補正値１、補
正値２を加算器２０５で加算してタイマ回路２０６に補
正値として設定したが、補正値２を求める時に補正値１
をも考慮して補正量を求め、この補正量を各サーボアン
プに設定するようにしてもよい。この場合には、加算器
２０５が必要でなくなる。また、デイジーチェーン方式
で接続されておらず、ＣＮＣ装置とそれぞれ伝送線路で
接続されているものであれば、上記補正量をＣＮＣ装置
側にセットとておき、ＣＮＣ装置１０から各サーボアン
プに対して補正量を考慮して同期信号をそれぞれ送信す
るようにしてもよい。

【００４６】さらに、上記各実施形態では、ＣＮＣ装置
を用いたサーボシステムに本発明を適用した例を説明し
たが、マスターとスレーブとの関係にあるものをも含め
複数の機器間を通信で結合し、この複数の機器間で同期
をとって動作する必要のあるシステムに対して本発明は
適用できるものである。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、複数の機器間を通信伝送線路
で接続し同期をとって各機器を動作をさせるような場
合、伝送線路における伝播遅延時間をも考慮して同期を
とるようにしたから、各機器間での同期ずれはなく、正
確に同期がとれ正確な制御ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のＣＮＣ装置におけるサー
ボシステムのブロック図である。

【図２】同実施形態におけるＣＮＣ装置の要部ブロック
図である。

【図３】同実施形態におけるサーボアンプの要部ブロッ
ク図である。

【図４】同実施形態における動作タイミングチャートで
ある。

【図５】同実施形態におけるＣＮＣ装置から各サーボア
ンプに送信するパケットの説明図である。

【図６】同実施形態におけるサーボアンプからＣＮＣ装
置に入力されるパケットの説明図である。

【図７】本発明の第２の実施形態のＣＮＣ装置の要部ブ
ロック図である。

【図８】同第２の実施形態におけるサーボアンプの要部
ブロック図である。

【図９】本発明の第３の実施形態のＣＮＣ装置における
サーボシステムのブロック図である。

【図１０】同第３の実施形態におけるＣＮＣ装置の要部
ブロック図である。

【図１１】同第３の実施形態におけるサーボアンプの要
部ブロック図である。

【図１２】同第３の実施形態における動作タイミングチ
ャートである。

【図１３】マスタ側とスレーブ側の２台の機器が通信で
接続されている従来システムの説明図である。

【図１４】上記従来システムの通信に用いられるパケッ
トの説明図である。

【図１５】上記従来システムにおける同期ずれを説明す
る説明図である。

【符号の説明】

１０ＣＮＣ装置ＳＡ１，ＳＡ２サーボアンプＭ１，Ｍ２サーボモータＰ１，Ｐ２パルスコーダＬ１，Ｌ２伝送線路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリアル通信で接続し同期をとって動作
する複数の機器の同期方法であって、同期信号が送信側
から受信側まで伝播する伝播遅延時間を補正量として送
信側もしくは受信側の機器に設定しておき、上記同期信
号を上記補正量によって補正して上記複数の機器の同期
をとるようにした通信における同期方法。
【請求項２】データも同期信号も同一伝送線路で伝送
される請求項１記載の通信における同期方法。
【請求項３】上記同期信号はデータの伝送線路とは別
の伝送線路で伝送される請求項１記載の通信における同
期方法。
【請求項４】上記複数の機器の１つに、伝送線路の種
類と長さをパラメータとする伝播遅延時間を求める計算
式かもしくは伝送線路の種類毎その長さをパラメータと
する伝播遅延時間を記憶するテーブルを設定し、該機器
に伝送線路の種類と長さを入力することによって各機器
間の伝送線路による伝播遅延時間を求め該伝播遅延時間
より上記補正量を求めて各機器に設定する請求項１、請
求項２もしくは請求項３記載の通信における同期方法。
【請求項５】送信側から特定の信号を送信し、受信側
では該特定の信号を受信すると直ちに送信側に返信し、
送信側では上記特定の信号を送信して返信を受信するま
での時間を測定し、この測定値から伝播遅延時間を求め
補正量として各機器に設定する請求項１、請求項２もし
くは請求項３記載の通信における同期方法。
【請求項６】同期信号が伝播する通信経路上の機器要
素における遅延時間を上記送信側もしくは受信側の機器
に予め設定しておき、上記複数の機器を伝送線路で接続
した段階で、該伝送線路による遅延時間を上記送信側も
しくは受信側の機器に設定し、この２つの遅延時間より
補正量を求めて同期信号を補正し伝播遅延時間をも補正
して上記複数の機器の同期をとるようにした請求項１乃
至５記載の内１項記載の通信における同期方法。
【請求項７】上記複数の機器は、デイジーチェーン方
式で接続されている請求項１乃至６記載の内１項記載の
通信における同期方法。