特開 2023-176422 サーボアンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023176422

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】サーボアンプ

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/00 20160101AFI20231206BHJP

   H01R 13/6592 20110101ALN20231206BHJP

【ＦＩ】

H02P29/00

H01R13/6592

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022088697

(22)【出願日】2022-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】大友 佑太

【テーマコード（参考）】

5E021

5H501

【Ｆターム（参考）】

5E021FC19

5H501BB06

5H501DD01

5H501GG01

5H501HA01

5H501KK07

5H501LL35

(57)【要約】

【課題】他の装置に対して通信ケーブルによって接続されるサーボアンプにおいて、当該他の装置における接地の形態によらず、流入ノイズによる誤動作やＥＭＣ特性の低下を抑制する。
【解決手段】サーボアンプ１０は、通信ケーブルを接続可能なコネクタ１１と、筐体に設定されるフレームグランド１３とは別個に設けられて物理層トランシーバ１４などの内部回路に対する接地電位を与えるシグナルグランド１５と、を有する。コネクタ１１は、通信ケーブルがシールド付きケーブルであるときに通信ケーブルのシールドと電気的に接続するシールド用導体部（例えば金属製のシェル１２）を備え、シールド用導体部は、フレームグランド１３に対してフローティングとされてカップリング用のコンデンサ１７を介してシグナルグランド１５に電気的に接続する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

他の装置に対して通信ケーブルによって接続されてサーボモータの制御を行なうサーボアンプであって、
前記通信ケーブルを接続可能なコネクタと、
前記通信ケーブルを介した前記他の装置との通信に関して物理層での送受信処理を行う物理層トランシーバと、
前記物理層トランシーバを介して入力した指令に基づいて前記サーボモータに対する内部指令を生成する制御回路と、
前記サーボモータを駆動するための電源電圧が供給されて前記内部指令に応じて前記サーボモータを駆動するドライバ回路と、
前記サーボアンプの筐体に設定されるフレームグランドとは別個に設けられて前記物理層トランシーバ及び前記制御回路に対する接地電位を与えるシグナルグランドと、
を有し、
前記コネクタは、前記通信ケーブルがシールド付きケーブルであるときに前記通信ケーブルのシールドと電気的に接続するシールド用導体部を備え、
前記シールド用導体部は、前記フレームグランドに対してフローティングとされるとともに第１のコンデンサを介して前記シグナルグランドに接続している、サーボアンプ。

【請求項2】

前記シグナルグランドは、前記第１のコンデンサとは異なる第２のコンデンサと抵抗とからなる並列回路を介して前記フレームグランドに接続し、
前記シールド用導体部は前記フレームグランドを経由することなく前記シグナルグランドに接続している、請求項１に記載のサーボアンプ。

【請求項3】

前記通信ケーブルは平衡線路を有し、
前記サーボアンプにおいて、前記コネクタにおける前記平衡線路に接続すべき１対のコンタクトと前記物理層トランシーバとの間にパルストランスを備え、
前記パルストランスのセンタータップが少なくとも終端抵抗を介して前記シールド用導体部に接続している、請求項１または２に記載のサーボアンプ。

【請求項4】

前記通信ケーブルは平衡線路を有し、
前記サーボアンプにおいて、前記コネクタにおける前記平衡線路に接続すべき１対のコンタクトと前記物理層トランシーバとの間にパルストランスを備え、
前記パルストランスのセンタータップが、終端抵抗と、前記第１のコンデンサとは異なる第２のコンデンサとを介して前記シグナルグランドに接続している、請求項１または２に記載のサーボアンプ。

【請求項5】

前記コネクタは、ＲＪ４５型のジャックであって前記導電部は前記ジャックのシェルである、請求項１または２に記載のサーボアンプ。

【請求項6】

前記コネクタはＵＳＢコネクタである、請求項１または２に記載のサーボアンプ。

【請求項7】

前記コネクタはＩ／Ｏコネクタである、請求項１または２に記載のサーボアンプ。

【請求項8】

複数の前記コネクタを備えて他のサーボアンプとの間でのデイジーチェーン接続が可能である、請求項１または２に記載のサーボアンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サーボモータの制御を行なうサーボアンプに関する。

【背景技術】

【0002】

工場などにおいて複数の場所にサーボモータが設けられる場合、これらのサーボモータを集中的に管理し制御するために上位装置を設け、場所ごとあるいはモータごとに設けられるサーボアンプが上位装置からの指令に基づいてそれぞれのモータを駆動する構成とすることが多い。この場合、上位装置がマスタ装置、各サーボアンプをスレーブ装置とするマスタ－スレーブ構成とすることができる。上位装置とサーボアンプとを接続するために用いられる通信プロトコルの例として、イーサネット（登録商標）に基づく産業用のプロトコルであるＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）や、ＣＣ－Ｌｉｎｋ（登録商標）がある。これらのプロトコルは、上位装置に対して複数のサーボアンプをデイジーチェーン形態で接続することを可能にする高速シリアル通信プロトコルである。また装置間の接続に用いられる通信ケーブルとしては、イーサネット（登録商標）に基づく一般的なＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）ケーブルである４対８線のツイストペアケーブルが広く用いられている。ツイストペアケーブルの各ツイストペア（撚り対）の信号線は、平衡線路を構成する。このようなツイストペアケーブルを用いる場合、ツイストペアケーブルの両端にはＲＪ４５型のプラグが取り付けられ、これに対応して装置側にはＲＪ４５型のジャックが設けられており、ケーブルを装置に対して取り外し可能に接続できる。装置側では、ケーブルの各信号線対に対応してＲＪ４５型のジャックと物理層トランシーバの間にパルストランスが設けられ、パルストランスのセンタータップには終端抵抗が接続する。

【0003】

サーボアンプが設置される工場などの空間は、電磁ノイズが多い環境である。そのため、上位装置とサーボアンプとの接続に用いる通信ケーブルには、ＳＴＰ（Shielded Twisted Pair：シールド付きツイストペア）ケーブルなどのシールド付きのケーブルが使用される。シールド付きのケーブルを用いるときは、装置側のコネクタすなわちジャックについてもシールド付きケーブルに対応したものを使用する必要がある。シールド付きケーブルのシールドは、ケーブルの端部のプラグに設けられたシールド接続部に電気的に接続しており、シールド対応のジャックでは、プラグ側のシールド接続部に対応する位置にシールド用導体部が設けられている。ケーブルを装置に接続したときにはケーブル側のシールド接続部が装置側のシールド用導体部と接触し、それによりケーブルのシールドを装置側の接地点に電気的に接続することが可能になる。シールド対応のＲＪ４５型のジャックでは、その外装部（シェル）がシールド用導体部として金属により形成されるともにプラグ側のシールド接続部と接触できるように構成されており、ケーブル端部のプラグをジャックに挿し込んだときに、ケーブル内のシールドがジャック側のシールド用導体部であるシェルに電気的に接続する。パルストランスのセンタータップに接続された終端抵抗は、例えばコンデンサを介してジャックのシェルに電気的に接続する。ジャックのシェルは、通常、装置のフレームグランド（ＦＧ；装置の筐体における接地点であり一般に保安接地などのため用いられる接地点）に接続される。

【0004】

２つの装置間で接地電位が異なる場合、それら２つの装置間をシールド付きケーブルで接続し、かつ、ケーブルのシールドをそれぞれの装置においてフレームグランドに接続した場合、ケーブルのシールドに電流が流れ、ケーブル内の信号線にノイズが重畳することがある。このような不具合を防ぐために特許文献１は、ＳＴＰケーブルが接続されるスイッチングハブ装置において、装置側のＲＪ４５型のジャックのシェルをフレームグランドに接続するときに、ＳＴＰケーブルのシールドに電流が流れないようにするために開放可能な切替スイッチをフレームグランドへの経路に設けることを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３－２５５１３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

サーボアンプは電磁ノイズが多い環境で使用される装置であり、また、モータを駆動し制御するという特徴からそれ自体もノイズを発生する可能性を有するものである。そのため、サーボアンプは、外来ノイズの影響を受けず、また良好なＥＭＣ（電磁両立性）特性を有するように慎重に設計される。そのため、上位装置との接続に用いられるコネクタ類、例えばＲＪ４５型ジャックについても、上述したようにフレームグランドに接続されるべき場所はそのように構成される。しかしながら上位装置では、電磁ノイズが多い環境で使用されるとは限られないのでＥＭＣ特性への影響や接地についての配慮が十分にはなされないことがあり、また、種々の装置が上位装置として用いられることがある。そのため、サーボアンプがケーブルを介して接続される上位装置では、ケーブルと上位装置の接続位置における接地の形態がまちまちであってケーブルのシールドの処理が適切になされていないことがあり、サーボアンプの側でそのフレームグランドにケーブルのシールドが電気的に接続している場合に、かえってノイズによる誤動作やＥＭＣ特性の低下が起こることがある。デイジーチェーン接続されているスレーブ装置の中にシールド処理が不十分なものがあるときも同様である。

【0007】

本発明の目的は、他の装置に対して通信ケーブルによって接続されるサーボアンプであって、当該他の装置における接地の形態によらず、流入ノイズによる誤動作やＥＭＣ特性の低下を抑制することができるサーボアンプを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様によれば、サーボアンプは、他の装置に対して通信ケーブルによって接続されてサーボモータの制御を行なうサーボアンプであって、通信ケーブルを接続可能なコネクタと、通信ケーブルを介した他の装置との通信に関して物理層での送受信処理を行う物理層トランシーバと、物理層トランシーバを介して入力した指令に基づいてサーボモータに対する内部指令を生成する制御回路と、サーボモータを駆動するための電源電圧が供給されて内部指令に応じてサーボモータを駆動するドライバ回路と、サーボアンプの筐体に設定されるフレームグランドとは別個に設けられて物理層トランシーバ及び制御回路に対する接地電位を与えるシグナルグランドと、を有し、コネクタは、通信ケーブルがシールド付きケーブルであるときに通信ケーブルのシールドと電気的に接続するシールド用導体部を備え、シールド用導体部は、フレームグランドに対してフローティングとされるとともに第１のコンデンサを介してシグナルグランドに電気的に接続している。

【0009】

サーボアンプを上位装置などの他の装置に対して通信ケーブルにより接続するときにシールド付きケーブルを使用する場合、他の装置側での接地の形態によっては、サーボアンプ側でケーブルのシールドをフレームグランドに接続するとかえって外来ノイズの影響を受けやすくなったりＥＭＣ特性が劣化したりすることがある。このような問題を解決するために、サーボアンプ側において、ケーブルのシールドをフローティング状態とする。しかしながら単にフローティング状態としただけでは、ケーブルが実質的にアンテナとして機能し、ノイズの発生源となり、また。外来ノイズの影響を受けやすくなる。そこで本態様では、ケーブルのシールドがコネクタのシールド用導体部に電気的に接続するようにした上で、フレームグランドとは別個に設けられてサーボアンプにおいて信号系の回路に接地電位を与えるシグナルグランドに対し、シールド用導体部をカップリング用のコンデンサ（すなわち第１のコンデンサ）を介して接続する。これにより本発明の一態様のサーボアンプでは、他の装置側での接地の形態によらず、ノイズによる誤動作やＥＭＣ特性の低下を抑制することができる。信号系の回路とは、例えば、物理層トランシーバや制御回路など、比較的電圧振幅の小さな信号を扱う回路のことである。

【0010】

サーボアンプは、通常、サーボアンプを構成する回路類を筐体に収容した構成を有し、筐体にはフレームグランドが設定されている。本発明の一態様のサーボアンプでは、第１のコンデンサとは異なる第２のコンデンサと抵抗とかなる並列回路を介してシグナルグランドをフレームグランドに接続することが好ましい。このように構成することによって、サーボアンプを構成する信号系の回路の接地電位をより安定させることができる。この場合、コネクタのシールド用導体部は、フレームグランドを経由することなくシグナルグランドに電気的に接続することとなる。

【0011】

通信ケーブルは、一例として、ツイストペアケーブルなどの平衡線路を有するケーブルである。通信ケーブルが平衡線路を有する場合、サーボアンプにおいて、コネクタにおける平衡線路に接続すべき１対のコンタクトと物理層トランシーバとの間にパルストランスが設けられていてもよく、パルストランスが設けられる場合には、パルストランスのセンタータップが少なくとも終端抵抗を介してシールド用導体部に電気的に接続していることが好ましい。あるいは、パルストランスのセンタータップを、終端抵抗と、第１のコンデンサとは異なる第２のコンデンサとを介してシグナルグランドに接続してもよい。このように構成することにより、平衡線路におけるゼロ電位が安定してノイズに対する耐性がさらに向上し、ＥＭＣ特性の劣化をさらに抑制することができる。通信ケーブルがツイストペアケーブルである場合には、通信ケーブルとサーボアンプとの接続には、例えば、ＲＪ４５型のコネクタが用いられる、ＲＪ４５型のコネクタが用いられるときは、特にサーボアンプに設けられるコネクタとしてＲＪ４５型のジャックが用いられ、このジャックに設けられる金属製のシェルがシールド用導体部として機能する。

【0012】

通信ケーブルは、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス(universal serial bus)）ケーブルであってもよく、その場合、サーボアンプにはコネクタとしてＵＳＢコネクタが設けられる。あるいは通信ケーブルとして、ＲＳ－２３２、ＲＳ－４２２及びＲＳ－４８５などの汎用の入出力（Ｉ／Ｏ）規格に基づくものを用いることができ、その場合、サーボアンプには、コネクタとして。通信ケーブルで用いるプロトコルに適合した入出力コネクタが設けられる。いずれにせよ、本発明の各態様においては、通信ケーブルの種類や他の装置との通信に用いられる通信プロトコルには制約がない。しかしながら本発明は、通信ケーブルとしてシールド付きケーブルを用いるときに生ずる課題を解決しようとするものであるから、通信ケーブルとしてシールド付きケーブルを用いることが好ましい。

【0013】

本発明のさらに別の態様において、サーボアンプは、複数のコネクタを備えて他のサーボアンプとの間でのデイジーチェーン接続が可能であるように構成される。デイジーチェーン接続を可能にすると、上位装置をマスタ装置、各サーボアンプをスレーブ装置とするときに、上位装置での入出力ポート数や全体での配線長などを大幅に削減でき、また上位装置の周辺での通信ケーブルの輻輳を回避することが可能になる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、他の装置に対して通信ケーブルによって接続されるサーボアンプにおいて、当該他の装置における接地の形態によらず、流入ノイズによる誤動作やＥＭＣ特性の低下を抑制することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】マスタ装置とスレーブ装置とのデイジーチェーン接続を説明する図である。

【図2】従来のサーボアンプの入出力部分の構成を示すブロック図である。

【図3】上位コントローラとサーボアンプとの接続例を示す図である。

【図4】本発明の実施の一形態のサーボアンプを示すブロック図である。

【図5】図４に示すサーボアンプの入出力部分の詳細を示す図である。

【図6】図４に示すサーボアンプの入出力部分の別の例の詳細を示す図である。

【図7】別の実施形態のサーボアンプの入出力部分の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。本発明に基づくサーボアンプは、例えばＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）規格に基づいて、上位装置に対して通信ケーブルを介してデイジーチェーン形態で接続可能なものである。

【0017】

図１は、一般的なデイジーチェーン接続を説明している。デイジーチェーン接続では、１つのマスタ装置７１に対して、複数のスレーブ装置７２が直列に接続している。直列に接続されたスレーブ装置７２のうち１番目のものは、それぞれ通信ケーブル７３を介してマスタ装置７１と２番目のスレーブ装置７２とに接続し、２番目のスレーブ装置７２は１番目のスレーブ装置７２に接続するともに３番目のスレーブ装置７２に接続する。そのためマスタ装置７１は、通信ケーブル７３が接続されるコネクタ７４を１つ備えればよいが、スレーブ装置７２は、一般にコネクタ７４を２以上備える必要がある。本実施形態においてデイジーチェーン接続を用いるとき、サーボアンプに対する上位装置である上位コントローラがマスタ装置７１となり、各サーボアンプがスレーブ装置７２となるように、複数のサーボアンプが上位コントローラにデイジーチェーン接続される。上位コントローラとサーボアンプとの接続や、サーボアンプ間の接続に用いられる通信ケーブル８３には、例えば、ＳＴＰケーブルが使用される。

【0018】

参考のため、図２（ａ）および図２（ｂ）を用いて従来のサーボアンプ９０における入出力部の構成例を説明する。これらの図では、通信ケーブルが接続される１つのコネクタ９１に関連する部分しか描かれていないが、デイジーチェーン接続を行うサーボアンプ９０には通信ケーブル用のコネクタ９１は２つ以上設けられる。また、接地に関する配線が破線で示されている。ここでは通信ケーブルにＳＴＰケーブルが用いられるとして、コネクタ９１は、シールドタイプのＲＪ４５型ジャックが用いられており、コネクタ９１のシェル９２は金属製であってＳＴＰケーブルをコネクタ９１に接続したときにＳＴＰケーブル内のシールド導体に電気的に接続する。サーボアンプ９０の筐体にはフレームグランド（ＦＧ）９３が設定されている。またサーボアンプ９０には、通信ケーブルを介する通信に関して物理層での送受信処理を行う物理層トランシーバ９４と、物理層トランシーバ９４を含む、サーボアンプ９０内の信号系の回路に対して接地電位を与えるシグナルグランド（ＳＧ）９５が設けられている。

【0019】

図２（ａ）に示すサーボアンプ９０では、コネクタ９１のシェル９２はフレームグランド９３に直接接続し、シグナルグランド９５は、抵抗とコンデンサとの並列回路として構成されたＲＣ並列回路９６を介してフレームグランド９３に接続している。また、図２（ｂ）に示す例ではコネクタ９１のシェル９２がＲＣ並列回路９６を介してフレームグランド９３に接続しており、このＲＣ並列回路９６に対し、シグナルグランド９５はコンデンサ９７を介して接続している。コネクタ９１のシェル９２は、図２（ａ）の場合には直接、図２（ｂ）の場合にはＲＣ並列回路９６内の抵抗を介してフレームグランド９３に接続するので、フレームグランド９３に対してフローティングとはなっていない。したがって、コネクタ９１に接続する通信ケーブルがシールド付きケーブルの場合、ケーブルのシールドもフローティングとならない。

【0020】

図２（ａ）あるいは図２（ｂ）に示すサーボアンプ９０を上位装置である上位コントローラ８０に接続する場合に接続の形態について、図３を用いて説明する。サーボアンプ９０では、コネクタ９１のシェル９２（図３では明示せず）がフレームグランド９３に直接し、かつ、フレームグランド９３は大地Ｅに接地されているものとする。そしてサーボアンプ９０を上位コントローラ８０に接続する通信ケーブル８５として、シールド付きケーブルが用いられるものとする。図において通信ケーブル８５のシールドは符号８６により示されている。また破線は接地に関連する配線を示している。

【0021】

図３（ａ）は、上位コントローラ８０にフレームグランド８３が設定されてフレームグランド８３は大地Ｅに接地され、かつ、コネクタ８１のシェルもフレームグランド８３に接続されているという、上位コントローラ８０の接地形態が本来の形態である場合を示している。この場合、通信ケーブル８５のシールド８６を介して上位コントローラ８０のフレームグランド８３とサーボアンプ９０のフレームグランド９３とが接続し、かつ、フレームグランド８３，９３が大地Ｅに接地しているので、通信ケーブル８５のシールド８６も大地Ｅと同じ電位に保たれ、外来ノイズの影響を受けにくくなり、また良好なＥＭＣ特性を示すようになる。ここで上位コントローラ８０側において通信ケーブル８５のシールド８６が接地していないと、すなわちいわゆる片面接地であると、通信ケーブル８５がアンテナとして機能するようになってＥＭＣ特性が劣化する。

【0022】

上位コントローラ８０のコネクタ８１のシェルが上位コントローラ８０のフレームグランドに接続していない場合には、図３（ｂ）に示すように、ＥＭＣ特性の劣化を防ぐために、コネクタ８１のシェルを大地Ｅに直接接地させる配線を設ける必要がある。

【0023】

上位コントローラ８０においてコネクタ８１のシェルが上位コントローラ８０のシグナルグランドに接続されている場合は、上位コントローラ８０内でのシグナルグランドとフレームグランドとの関係が不明であって、そのまま通信ケーブル８５のシールド８６をコネクタ８１のシェルに電気的に接続させたときにノイズの流入によって誤動作が生じるおそれがある。その場合には、上位コントローラ８０側において、通信ケーブル８５のシールド８６の端部がコネクタ８１のシェルに電気的に接続しないようにし、その代わりに図３（ｃ）に示すようにシールド８６の端部を大地Ｅに直接接地する。

【0024】

上位コントローラ８０の設置場所とサーボアンプ９０の設置場所との間で大地Ｅに電位差がある場合、上位コントローラ８０側とサーボアンプ９０側の両方で通信ケーブル８５のシールド８６を大地Ｅに接地した場合、シールド８６に電流が流れ、ノイズの影響を受けやすくなるとともにＥＭＣ特性が劣化する。その場合は図３（ｄ）に示すように、止むを得ず上述した片面接地とするか、通信ケーブル８５としてシールドを備えないケーブル、例えばＵＴＰ（Unshielded Twisted Pair：シールドなしツイストペア）ケーブルを使用する。

【0025】

サーボアンプ９０の側から見て上位コントローラ８０における接地の形態が不明であることが多い。例えば上位コントローラ８０において図３（ａ）～（ｄ）のいずれかの接地形態が採用されているのか、あるいは上位コントローラ８０においてそもそも接地に注意が払われているのかどうかが不明であることがある。そしてそのような場合には、サーボアンプ９０側で通信ケーブル８５のシールド８６をフレームグランド９３に接続するとかえって外来ノイズの影響を受けやすくなったりＥＭＣ特性が劣化したりすることがある。本発明の実施の一形態のサーボアンプは、上位装置に対して例えばシールド付きケーブルである通信ケーブルによって接続されるものであって、上位装置における接地の形態によらず、流入ノイズによる誤動作やＥＭＣ特性の低下を抑制することができるようにしたものである。図４は本発明の実施の一形態のサーボアンプの構成を示している。

【0026】

図４に示すサーボアンプ１０は、上位コントローラなどの上位装置からの指令に基づいてモータ３０のサーボ制御を行なうものである。サーボアンプ１０は、上位装置に対して通信ケーブルであるＳＴＰケーブル（シールド付きツイストペアケーブル）によって接続し、ＳＴＰケーブルとの接続のためにＲＪ４５型のジャックであるコネクタ１１を備え、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）規格に基づいて上位装置との通信を行う。サーボアンプ１０は、図１に示すような形態で上位装置に対するデイジーチェーン接続を可能にするために複数のコネクタ１１を備えているが、ここでは説明のため、１つのコネクタ１１しか描かれていない。コネクタ１１はシールド付きのコネクタであって、シールド用導体部である金属製のシェル１２を備えており、ＳＴＰケーブルが接続されたときにＳＴＰケーブルのシールドがシェル１２に電気的に接続するように構成されている。ＳＴＰケーブルの各ツイストペアは平衡線路を構成し、コネクタ１１内の１対のコンタクトを介して物理層トランシーバ１４に接続する。コネクタ１１のコンタクト対と物理層トランシーバ１４の間には、図４には不図示のパルストランス４１，４２（図５参照）が設けられている。

【0027】

サーボアンプ１０の筐体には保安接地などのためにフレームグランド（ＦＧ）１３が設定されている。またサーボアンプ１０は、上位装置との通信に関して物理層での送受信処理を行う物理層トランシーバ１４と、物理層トランシーバ１４に接続して上位装置からの指令に基づいてモータ３０のサーボ制御に必要な演算を行う制御回路２１と、制御回路２１からの内部指令に基づいてモータ３０を実際に駆動するドライブ回路２２とが設けられている。モータ３０はエンコーダ付きのモータであって、エンコーダによって検出されたモータ位置は制御回路２１にフィードバックされている。また、ドライブ回路２２は、インバータ回路などの電力回路を備えており、モータ３０を駆動するために必要な電源電圧（駆動用電源電圧）が供給されている。ドライブ回路２２は、接地のためにフレームグランド１３に接続する。

【0028】

物理層トランシーバ１４や制御回路２１は比較的小さな信号電圧を扱う信号系の回路であり、これらの回路に対する接地電圧を与えるために、サーボアンプ１０にはシグナルグランド（ＳＧ）１５が設けられている。典型的にはシグナルグランド１５は、物理層トランシーバ１４や制御回路２１などの回路が実装される多層プリント基板においてグランドプレーンとされる配線層によって実現される。シグナルグランド１５は、フレームグランド１３とは別個に設けられるものであって、抵抗とコンデンサとの並列回路として構成されたＲＣ並列回路１６を介してフレームグランド１３に接続している。

【0029】

本実施形態のサーボアンプ１０では、上位装置側の接地状態がどのようなものであっても対応できるように、ＳＴＰケーブルのシールドをフローティング状態とする。しかしながら単にフローティング状態としただけでは、ＳＴＰケーブルが実質的にアンテナとして機能し、ノイズの発生源となり、また。外来ノイズの影響を受けやすくなるから、カップリング用のコンデンサを介してＳＴＰケーブルのシールドがシグナルグランド１５に接続されるようにする。そのために図４に示すサーボアンプ１０では、コネクタ１１においてＳＴＰケーブルのシールドに電気的に接続するシェル１２が、コンデンサ１７を介してシグナルグランド１５に接続する。このようにコンデンサ１７を介してＳＴＰケーブルのシールドをシグナルグランド１５に接続することにより、このサーボアンプ１０では、上位装置での接地の形態によらず、ノイズによる誤動作やＥＭＣ特性の低下を抑制することができる。

【0030】

図５は、図４に示すサーボアンプ１０におけるコネクタ１１の周辺の回路構成を詳細に示した図である。上述したようにコネクタ１１はＲＪ４５型のジャックであり、４対８線のＳＴＰケーブルに対応して８個のコンタクトを備えている。図５においてコネクタ１１内に描かれた８個の四角はコンタクトを示しており、四角内の数字はコンタクト番号を示している。ＴＸ＋及びＴＸ－は１対の送信用の信号線を示し、ＲＸ＋及びＲＸ－は１対の受信用の信号線を示している。コネクタ１１における送信用の１対のコンタクトと物理層トランシーバ１４の間には、パルストランス４１が設けられ、同様に、受信用の１対のコンタクトと物理層トランシーバ１４の間には、パルストランス４２が設けられている。さらにサーボアンプ１０には抵抗Ｒ１～Ｒ４及びコンデンサＣ１からなる終端回路４３が設けられている。抵抗Ｒ１～Ｒ４は終端抵抗であり、パルストランス４１，４２のセンタータップにそれぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ２の一端が接続し、コネクタ１１の４番及び５番ピンが共通接続されてそこに抵抗Ｒ３の一端が接続し、コネクタ１１の７番及び８番ピンが共通接続されてそこに抵抗Ｒ４の一端が接続している。抵抗Ｒ１～Ｒ４の他端は相互に接続しており、そこにコンデンサＣ１の一端が接続している。コンデンサＣ１の他端はコネクタ１１のシェル１２に接続している。上述したようにコネクタ１１のシェル１２は、カップリング用のコンデンサ１７を介してサーボアンプ１０にシグナルグランド１５に接続しているから、ＳＴＰケーブルにおける信号線対は、サーボアンプ１０のシグナルグランド１５に対して高周波的に接地された終端抵抗Ｒ１～Ｒ４によって終端されていることになる。

【0031】

図５に示す回路では、終端回路４３内のコンデンサＣ１の他端がコネクタ１１のシェルに接続している。これは、コネクタ１１のシェル１２がフレームグランド１５に接続することを前提とする従来の回路において、終端回路に対する接地点を与える一般的な方法であって、既存のサーボアンプに修正を加えて本発明に基づくサーボアンプとすることを容易にする。しかしながら、図５に示す回路では、コンデンサＣ１とカップリング用のコンデンサ１７とが直列に接続していることになるので、終端抵抗である抵抗Ｒ１～Ｒ４の他端とシグナルグランド１５との間の実効的な静電容量は、カップリング用のコンデンサ１７の静電容量よりも小さくなり、回路としての自由度が低下する。そこで、図６に示すように、コンデンサＣ１の他端をコネクタ１１のシェルに接続するのではなく、シグナルグランド１５に直接接続するようにしてもよい。図６に示すように構成することによって、コンデンサＣ１とカップリング用のコンデンサ１７の定数選択幅を広げることができる。

【0032】

本実施形態のサーボアンプ１０では、上位装置との接続に用いられるＳＴＰケーブルのシールドがコンデンサ１７を介してフレームグランド１３ではなくシグナルグランド１５に接続されるようにすることにより、上位装置における接地形態がどのようなものであっても、流入ノイズによる誤動作やＥＭＣ特性の低下を抑制することができる。

【0033】

以上の説明では、ＳＴＰケーブルを介してサーボアンプ１０が上位装置に接続される場合を例に挙げて説明したが、サーボアンプ１０の接続先となる装置は上位装置に限定されるものではなく、デイジーチェーン接続される他のサーボアンプなどであってもよい。いずれにせよ、サーボアンプ１０が他の装置にＳＴＰケーブルによって接続するときに、ＳＴＰケーブルのシールドがコンデンサを介してシグナルグランド１５に接続されるようにすることによって、相手側の装置における接地形態によらずに流入ノイズによる誤動作やＥＭＣ特性の低下を抑制することができる。

【0034】

さらに本発明に基づくサーボアンプ１０は、他の装置との接続のための通信ケーブルとしてＳＴＰケーブル以外のケーブルを用いることができる。図６は、本発明の別の実施形態のサーボアンプ１０の要部の構成を示している。図６には、説明を容易にするため、サーボアンプ１０に設けられるべき制御回路２１やドライブ回路２２は示されていない。図６に示すサーボアンプ１０は、図４に示したものと同様のものであるが、ＳＴＰケーブルのほかに、汎用の入出力（Ｉ／Ｏ）ケーブル（例えばＲＳ－４８５規格によるケーブル）やＵＳＢケーブルも接続可能としたものである。これらのケーブルは、一般に、外装シールドを備えている。図６に示すサーボアンプ１０は、ＲＪ４５型のジャックであるコネクタ１１のほかに、入出力ケーブルが接続されるＩ／Ｏコネクタ４１及びＵＳＢケーブルが接続されるＵＳＢコネクタ５１を備えている。Ｉ／Ｏコネクタ４１に対応してＲＳ－４８５規格などによる通信を処理する物理層トランシーバ４４が設けられ、ＵＳＢコネクタ５１に対応してＵＳＢインタフェースによる通信の物理層の送受信処理を行う物理層トランシーバ５４が設けられている。物理層トランシーバ１４と同様に、物理層トランシーバ４４，５４もサーボアンプ１０のシグナルグランド１５に接続している。図４に示すものと同様に、シグナルグランド１５は、ＲＣ並列回路１６を介してサーボアンプ１０のフレームグランド１３に接続している。

【0035】

Ｉ／Ｏコネクタ４１に入出力ケーブルが接続されたときにこの入出力ケーブルのシールドはＩ／Ｏコネクタ４１のシェル４２に電気的に接続し、同様に、ＵＳＢコネクタ５１にＵＳＢケーブルが接続されたときにこのＵＳＢケーブルのシールドはＵＳＢコネクタ５１のシェル５２に電気的に接続する。そしてこれらのコネクタ４１，５１のシェル４２，５２は、ＲＪ４５型のジャックであるコネクタ１１のシェル１２の場合と同様に、それぞれ、カップリング用のコンデンサ４７，５７を介してシグナルグランド１５に接続している。図６に示すサーボアンプ１０は、図４に示すサーボアンプ１０と同様の効果が得られるともに、入出力ケーブルによって接続される他の装置における接地状態や、ＵＳＢケーブルによって接続される他の装置における接地状態によらず、流入ノイズによる誤動作やＥＭＣ特性の低下を抑制することができる。

【符号の説明】

【0036】

１０…サーボアンプ；１１，４１，５１…コネクタ；１２，４２，５２…シェル；１３…フレームグランド；１４，４４，５４…物理層トランシーバ；１５…シグナルグランド；１６…ＲＣ並列回路；１７，４７，５７…コンデンサ；３０…モータ；４１，４２…パルストランス；４３…終端回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】