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    公开号:WO1989000367A1
    申请号:PCT/JP1988/000688
    申请日:1988-07-08
    公开日:1989-01-12
    发明作者:Mikio Yonekura
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:H04L25-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 誊
    [0002] 本貧安全防爆用バリァを捧入したデジタル差動信号伝送襄量
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明 は、 塗装ロ ボ ツ 卜 な ど を制御す る信号の伝送路 に防爆機構を付加 し たデジタ ル差動信号伝送装置に関す る 。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] デジ タ ル信号を高速かつ長距離に伝送す る デジタ ル差 動信号伝送の方式 と し て、 例え ば米国 E I A の R S 4 2 2 規格が用い ら れて い る 。
    [0007] こ の規格は第 3 図の回路 に示す よ う に 、 ま ず伝達す る シ ン グ ル ェ ン ド入力 A を送信端に設け た差動 ド ラ イ ノ 1 1 に よ り 同相信号 B と逆相信号 C と の一対の差動信号に 変換す る 。 こ の差動 ド ラ イ ノ、 * 1 1 と し て例え ば A M 2 6 L S 3 1 な どのデバイ スが用レヽ ら れる 。 そ し て伝送路 1 2 に よ り 一対の差動信号が受信端の A M 2 6 L S 3 2 よ り な る差動 レ シーバ 1 5 に送出 さ れて シ ン グ ル ェ ン ド 出 力 D に変換さ れて伝達さ れる も の で あ る 。
    [0008] こ の場合、 伝送路 1 2 に は特性イ ン ビーダ ン ス 1 0 0 Ω の線路が用い ら れる ため、 イ ン ピーダ ン ス整合用の 1 0 0 Ω の抵抗器 1 3 と 、 ノ イ ズマー ジ ン を向上さ せ る た めの抵抗器 1 4 a 、 コ ン デ ン サ 1 4 b よ り な る フ ィ ルタ 回路 1 4 が伝送路 1 2 に挿入さ れる 。
    [0009] —方、 塗装ロ ボ ッ ト な どの よ う に爆発の危険のあ る ガ ス中 に て 用い ら れ る装置に おいて は、 電気回路か ら発生 さ れる火花に よ っ て爆発性ガスへの引火を防止す る ため 防爆構造が要求さ れてい る。
    [0010] こ の 種の防爆構造 に は数種の構造が あ る が、 塗装口 ボ ッ ト のテ ィ ーチペ ン ダン ト に おいて ほ、 その用途か ら 本質安全防爆構造 と 呼ばれる構造が必要 と さ れる こ と が 多 く 、 こ の本質安全防爆構造 と は正常時ほ勿論、 事故時 に おいて発生す る電気火花、 ま た は高温部 に よ り 爆発性 ガス に点火 し ない こ と が、 公的機関に おいて の試験、 そ の他に よ っ て確認さ れた構造を云 う も の であ る。 そ し て 具体的 に は、 いか な る異常時に も爆発に至る よ う な点火 エネ ルギーが伝達さ れない よ う なパ リ ァ を信号伝送路に 挿入す る こ と で本賞安全性を確保 し てい る。 こ こ に い う バ リ ア と ほ、 い わ ゆ る 安全保持器の こ と で あ り 、 こ れ ほ、 例え ば第 4 図に示す よ う な シ ャ ン ト ダイ オー ド形安 全保持器 （ ッ ヱ ナーパ リ ア ） 1 6 と し て、 電圧制限用の ッ ヱ ナ一ダイ オ ー ド 1 7 , 1 7 、 電流制限用抵抗器 1 8 、 お よ び ヅ ェ ナ一ダイ オ ー ド 1 7 , 1 7 を保護す る ヒ ューズ 1 9 よ り 構成する こ と がで き る 。
    [0011] そ し て第 4 図の右方向の非本質安全側か ら左方向の本 質安全側 と の間の信号伝送路に挿入する と 、 本質安全側 に は こ のツ エ ナーバ リ ァ に て制限さ れる リ ミ ト 以上の エネ ルギーが伝達される こ と な く 、 安全性が保証される こ と に な る。
    [0012] 第 5 図 ほ前述の デ ジ タ ル差動信号伝送の方式 に ツ ナーパ リ ァ を挿入 し て本質安全防爆構造 と し た回路図で あ る 。
    [0013] 同図 に おいて差動 ド ラ イ ノ 1 1 と 差動 レ シーバ 1 5 と の間 に設け ら れた一対の伝送路 2 0 に はそれぞれ第 4 図 に て説明 し た ツ エ ナ ーノヽ * リ ァ 1 6 が そ れ ぞ れ挿入 さ れ て、 差動 レ シーバ 1 5 側の安全性を保持す る こ と に な る が、 伝送路 2 0 は特性イ ン ビーダ ン ス が 1 0 0 Ω の た め、 ヅ ヱ ナ一バ リ ア 1 6 の電流制限用抵抗器 1 8 に よ る 電圧降下の影響が大 き く 、 受信端での信号 レ ベ ルが小さ く な る た め 、 ノ イ ズ マ ー ジ ン が低下 す る 問題 が生 ず る 。
    [0014] ま た、 伝送路 2 0 はその途中 に ッ ヱ ナー ノ リ ア 1 6 が 挿入さ れてい る た め伝送線路の特性ィ ン ビーダ ン ス に不 整合を生 じ、 伝送信号の反射が生ず る と と も に信号波形 に歪を生ず る不具合があ る。
    [0015] さ ら に、 单一方向の伝送線路 に第 5 図の よ う に 2 個の ッ ヱ ナ一バ リ ァが必要であ り 、 信号の送受信の た めの双 方向通信 で は第 6 図 に 示す よ う に 2 個 X 2 ···計 4 個の ッ ヱ ナ一パ リ アが必要 と な り 、 比較的高価な ッ ェ ナーバ リ ァ の 4 個使用 で は伝送線路の コ ス ト が ¾む問題が生 じ て レヽ る 。
    [0016] 発 明 の 開 示
    [0017] 本発明ほ、 こ う し た問題点を解決すべ く な さ れ た も の で、 防爆構造を用い た伝送路 に お け る ノ イ ズマー ジ ン の 低下や伝送波形の歪の発生を抑え、 そ の設備費を節減 し よ う と す る デ ジ タ ル差動信号伝送装置を提供す る こ と を 目 的 と してレヽ る。
    [0018] 太発明に よれば、 防爆構造を要す る機器にデ ジタ ル差 動信号を送受する伝送路に設け ら れ、 シ ャ ン ト ダイ ォー ド形安全保持器を挿入 して該伝送路を本質安全防爆構造 と す る デジタ ル差動信号伝送装置に おいて、 前記デジタ ル差動信号を受信 し て シ ングルェン ド入力 に変換す る レ シーパ と 、 前記シ ン グルエ ン ド入力を再度デ ジ タ ル差動 信号に変換して出力す る ド ラ イ バ と 、 前記 レ シーバ と ド ラ イ パ と の間 に前記シ ャ ン ト ダイ オー ド形安全保持器 と 直列 に挿入さ れる高入力イ ン ビーダン ス形 レ シーバ と 、 前記 レ シーパ、 ド ラ イ パの う ち防爆構造を要す る機器側 の伝送手段への電源供給線路に挿入さ れる シ ャ ン 卜 ダイ オー ド形安全保持機器 と を具備 して な る デ ジ タ ル差動信 号伝送装置が提供で き る 。
    [0019] 従っ て本発明のデ ジ タ ル差動信号伝送装置は、 信号を 送受す る伝送路に シ ン グルェ ン ド信号用の高ィ ン ビーダ ン ス伝送路を採用 して シ ャ ン ト ダイ オー ド形安全保持器 を挿入 し たの で、 ノ イ ズマー ジ ン の低下や イ ン ビーダ ン ス不整合の欠点が解消で き る と と も に シ ャ ン 卜 ダイ ォー ド形安全保持器の必要個数が 2 個 と な り 、 伝送機材への 電源供給線路に使用の個数の 1 個を加え て も計 3 個の た め、 従来よ り 必要個数が減少す る。
    [0020] 図面の簡単な説明
    [0021] 第 1 図は本発明の一実施例を示すブロ ッ ク 回路図、 第 2 図は本実施例を適用す る ロ ボ ッ ト 制御機構の説明図、 第 3 図ほデジ タ ル差動信号伝送方式の一例の回路図、 第 4 図 は シ ン ト ダイ オ ー ド 形安全保持器の 回路図、 第 5 , 6 図は シ ャ ン 卜 ダイ オー ド形安全保持器をデジタ ル 差動信号回路に挿入 し た例の回路図で あ る。
    [0022] 発明を実施す る ための最良の形態
    [0023] 以下、 図面を用いて本発明の一実施例に つい て詳細に 説明す る。
    [0024] 第 1 図は本発明の一実施例を示す プ ロ ッ ク 回路図であ り 、 第 2 図は本実施例を適用す る ロ ボ ッ ト 制御機構の説 明図であ る 。
    [0025] 第 2 図 に おいて、 1 ほ ロ ボ ッ 卜 コ ン ト ロ ー ラ で塗装口 ボ ッ ト 2 の制御部 と な る も のであ り 、 テ ィ ーチペ ン ダン ト 3 は、 安全保持回路部 4 が介在す る制御信号の伝送線 路な ど に よ り 、 こ の制御部 1 と 接続さ れて い る 。
    [0026] テ ィ ー チベ ン ダ ン ト 3 は マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 、 キ ー ボー ド 、 表示装置 な ど を有 し 、 オ ペ レ ー タ が作業を 口 ボ ッ 卜 に教示す る ため塗装現場 に て操作を行 う も の で あ り 、 オペ レータ が操作時に は塗装現場の換気を実施 し て も残留の引火性ガスがあ る た め防燔構造が要求さ れ る も の であ る。 なお、 塗装現場 と 一般の作業場 と の間 に は隔 壁 5 が設け ら れ、 本質安全サ イ ド と な る塗装現場 と 、 非 本質安全サ イ ド と な る一般作業場 と の境界を形成 し て い る 。
    [0027] 第 1 図 に おいて、 ロ ボ ッ ト コ ン 卜 ロ ー ラ 1 に ほ安全保 持回路部 4 に信号を送受す る差動 ド ラ イ バ 1 0 1 と 差動 レ シ一パ 1 0 2 と が設け ら れ、 それぞれ特性イ ン ビーダ ン ス 1 0 0 Ω の伝送路 1 4 1 , 1 4 2 に よ り 安全保持回 路部 4 に設け た対応する差動 レ シーバ 4 0 1 と差動 ド ラ イ ノ ' 4 0 2 と に接続さ れて お り 、 さ ら に後述す る電源供 給線路の送電端 1 0 4 も ロ ボ 、ジ ト コ ン ト ロー ラ 1 側に設 け ら れてい る。 なお、 差動 レ シー ノヽ * 1 0 2 , 4 0 1 の入 力側に は第 3 図に て説明 し た イ ン ビーダ ン ス整合用の抵 抗器 1 3 と フ ィ ルタ 回路 1 4 と がそれぞれ設け ら れてい る。
    [0028] 差動 レ シーバ 4 0 1 の シ ン グルエ ン ド 出力 に は第 4 図 に て説明 し た ツ エ ナ ーバ リ ア 1 6 を介 し て高入力 イ ン ビーダ ン ス形 レ シーバ 4 0 3 が接続さ れ、 さ ら に そ の出 力 ほ差動 ド ラ イ バ 4 0 5 に接続さ れて い る 。 そ し て差動 ド ラ イ バ 4 0 5 に よ り 一対の差動信号に変換された信号 は特性イ ン ビーダ ン ス 1 0 0 Ω の伝送路 4 3 1 を介 し て テ ィ ーチペ ン ダ ン ト 3 に設け た抵抗器 1 3 、 フ ィ ルタ 回 路 1 4 を有す る差動 レ シーバ 3 0 1 に伝送さ れる よ う 接 続さ れて レヽ る 。
    [0029] つ ぎ に 、 テ ィ ーチペ ン ダ ン ト 3 か ら の シ ン グルェ ン ド の伝送信号は一対の差動信号 に変換す る差動 ド ラ イ バ 3 0 2 か ら特性イ ン ビーダン ス 1 0 0 Ω の伝送路 4 3 2 を 介 し て抵抗器 1 3 、 フ ィ ル タ 回路 1 4 を有す る差動 レ シーバ 4 0 6 に伝送さ れる よ う 接続さ れて お り 、 差動 レ シーバ 4 0 6 に て シ ン グルェ ン ド信号に変換された出力 ほ、 ッ ヱ ナ一バ リ ア 1 6 を介 し て高入力イ ン ビーダン ス 形 レ シー ノヽ * 4 0 4 に入力さ れ る よ う 接続さ れて レヽ る 。 そ し て 、 高入力イ ン ビ ー ダ ン ス形 レ シ ー バ 4 0 4 か ら の出 力は差動 ド ラ イ パ 4 0 2 に よ り 一対の差動信号 に変換さ れ 、 特性 イ ン ビ ー ダ ン ス 1 0 0 Ω の伝送路 1 4 2 を介 し、 抵抗器 1 3 、 フ ィ ルタ 回路 1 4 を有す る差動 レ シ一 パ 1 0 2 に 伝送 さ れ る よ う 接続 さ れ、 ロ ボ ツ ト コ ン ト ロー ラ 1 に シ ン グ ル ェ ン ド信号 と し て伝送さ れ る。
    [0030] 1 4 3 は電源供給線路であ り 、 安全保持回路部 4 に設 け ら れた各種の伝送機材に電源を供給す る も の で、 差動 レ シー ノ 4 0 1 、 差動 ド ラ イ ノ 4 0 2 お よ び高入力イ ン ビーダ ン ス形 レ シーバ 4 0 4 に は レ ギ ユ レ ータ 4 0 7 を 介 し て所定電圧が供給さ れ る も の で あ る 。 ま た、 高入力 イ ン ビ ー ダ ン ス形 レ シ一ノ 4 0 3 、 差動 ド ラ イ ノ 4 0 5 お よ び差動 レ シーバ 4 0 6 に供給す る電源は電源供給線 路 1 4 3 よ り 本質安全性を確保す る ツ ユ ナーバ リ ア 4 0 8 を介 し、 レ ギ ユ レータ 4 0 9 に て所定電圧 に制御さ れ た後、 そ れ ぞれ に 供給 さ れ る よ う 構成 さ れ て レヽ る 。 な お、 第 2 図 に示す隔壁 5 を通過す る部分は、 伝送路 4 3 1 、 4 3 2 の部分であ っ て、 安全保持回路部 4 自体は、 第 2 図に示す よ う に 、 塗装現場の外側に配置さ れ る 。
    [0031] こ の よ う に構成さ れた本実施例で は、 信号の伝送路 に おいて ほ差動 レ シーバ 4 0 1 の出力 と 高入カイ ン ビーダ ン ス形 レ シーバ 4 0 3 と の間、 お よ び差動 レ シー ノ 4 0 6 の出力 と 高入カイ ン ビ ー ダ ン ス形 レ シ ー バ 4 0 4 と の 間のそれぞれ に ツ エ ナーバ リ ア 1 6 , 1 6 が挿入さ れて お り 、 ツ エ ナーパ リ ア 1 6 , 1 6 に て制限さ れる限界以 上のエネ ルギーがロ ボ ヅ ト コ ン 卜 ローラ側よ り テ ィ ーチ ベ ン ダン ト 側 に伝達さ れる こ と が ない。
    [0032] ま た、 ッ ヱ ナ一バ リ ア 1 6 が挿入さ れた回路 に は高入 力イ ン ビーダン ス形 レ シーバ 4 0 3 、 ま た は 4 0 4 が レ シーパ と し て接続さ れて お り 、 入力イ ン ビーダ ン スが高 いため ヅ ナーパ リ ア 1 6 が有す る抵抗器 1 8 に よ る信 号の電圧降下の影響が軽減される。
    [0033] さ ら に 、 電源供給線路 1 4 3 に おい て は、 高入力イ ン ビーダ ン ス形 レ シーバ 4 0 3 、 差動 ド ラ イ バ 4 0 5 お よ ぴ差動 レ シーバ 4 0 6 に供給す る電路に ヅ ヱ ナ一バ リ ァ 4 0 8 を設けて お り 、 こ の ツ エ ナー クヽ * リ ア 4 0 8 に て釗 限さ れる限界を超過す る エネ ルギーはテ ィ ーチペ ンダン 卜 側に伝達される こ と がない。
    [0034] 以上、 本発明の一実施例を説明 し たが、 本発明 ほ こ れ に限定さ れる も ので な く 、 本発明の要旨の範囲内で種々 の変形が可能であ っ て、 こ れ ら を本発明の範囲か ら排除 す る も の で は ない。
    [0035] 産業上の利用可能性
    [0036] 本発明のデジタ ル差動信号伝送装置は、 防爆構造を要 す る テ ィ ーチペ ン ダン ト と ロ ボ ヅ ト コ ン ト ロー ラ と を結 ぶ信号の伝送路に、 シ ン グルエ ン ド信号を送受す る伝送 路を介在さ せ、 こ こ に ツ エ ナーバ リ ア を挿入す る と と も に 、 そ の 出力 を高入力 イ ン ビ ー ダ ン ス の レ シ ー バ で受 け、 一方でテ ィ ーチベ ン ダン 卜 側への伝送機材の電源供 給線路 に も ッ ヱ ナ一バ リ ア を挿入 し て い る 。 従 っ て 、 ッ ヱ ナ一バ リ ァ の内部抵抗の挿入に よ る ノ ィ ズマー ジ ン の低下を除去で き 、 かつイ ン ビーダ ン ス不整合 に よ る波 形のひずみの問題が解消さ れ、 さ ら に本質安全性を保証 す る ための ヅ ヱ ナ一パ リ アの必要個数が 3 個で足 り る た め 、 デ ジ タ ル差動信号伝送装置 の コ ス ト を 低減 で き る。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    ( 1 ) 防爆構造を要す る機器にデ ジ タ ル差動信号を送 受する伝送路に設け ら れ、 シ ャ ン 卜 ダイ オー ド形安全保 持器を挿入 し て該伝送路を本質安全防爆構造 と する デジ タ ル差動信号伝送装置ほ、 次を含む ：
    前記デジ タ ル差動信号を受信 し て シ ン グルェ ン ド入力 に変換す る レ シーバ ；
    前記シ ン グルェ ン ド入力を再度デ ジ タ ル差動信号に変 換し て出力す る ド ラ イ バ ；
    前記 レ シ ー バ と ド ラ イ ノ と の 間 に前記 シ ャ ン 卜 ダイ ォー ド形安全保持器 と 直列に挿入される高入カイ ン ビー ダ ン ス形 レ シーバ ；
    前記 レ シーバ、 ド ラ イ パの う ち防爆構造を要す る機器 側の伝送手段への電源供給線路に挿入される シ ャ ン ト ダ ィ オー ド形安全保持機器。
    ( 2 ) 前記シ ャ ン ト ダイ オー ド形安全保持器は、 電圧 制限用の ツ エ ナーダイ オー ド 、 電流制限用抵抗器お よび ツ エ ナーダイ オー ド を保護する ヒ ューズよ り 構成さ れる こ と を特徴 と す る請求の範囲第 （ 1 ) 項記載のデ ジ タ ル 差動信号伝送装置。
    ( 3 ) 前記 レ シーバ、 ド ラ イ パを舍む伝送手段への電 源供給線路に ほ、 所定の電圧値に調整す る レ ギユ レータ が挿入さ れてい る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 （ 1 ) 項記載のデ ジ タ ル差動信号伝送装置。
    ( ) 前記デ ジ タ ル差動信号を送受す る伝送路は、 4 本の線路を有す る双方向伝送線路であ っ て、 防爆構造を 要す る機器側の伝送手段の双方に対 し て高入カイ ン ビー ダ ン ス形 レ シーバが直列 に挿入さ れて い る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 ( 1 ) 項記載のデ ジ タ ル差動信号伝送 装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-01-12| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
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    1989-07-12| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988906079 Country of ref document: EP |
    1994-06-15| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988906079 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP62/170355||1987-07-08||
    JP17035587A|JPH07105819B2|1987-07-08|1987-07-08|デジタル差動信号伝送装置|DE19883850239| DE3850239D1|1987-07-08|1988-07-08|Gerät zur übertragung von differentiellen digitalen signalen mit eigensicherer trennung.|
    EP19880906079| EP0323525B1|1987-07-08|1988-07-08|Digital differential signal transmission apparatus having intrinsically safe barrier|
    DE19883850239| DE3850239T2|1987-07-08|1988-07-08|Gerät zur übertragung von differentiellen digitalen signalen mit eigensicherer trennung.|
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