CN106465531A - 控制单元 - Google Patents

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Abstract

控制单元(1)具有：电源基板(10)，其搭载有控制电源电路(11)，该控制电源电路(11)生成控制电压(VC)；控制基板(20)，其搭载有控制电路(21)，该控制电路(21)基于控制电压(VC)进行动作；以及连接介质(30)，其对上述电源基板(10)和控制基板(20)之间进行连接，用于从控制电源电路(11)向控制电路(21)供给控制电压(VC)。控制电源电路(11)的信号接地(SG1)和控制电路(21)的信号接地(SG2)不是经由连接介质(30)，而是经由机架接地(FG)相互连接的。

Description

控制单元
技术领域
本发明涉及一种控制单元的接地构造。
背景技术
当前，作为电路的接地构造，已知如下的构造。
专利文献1公开有噪声抑制电路构造。其噪声抑制电路部具有电源单元部、噪声滤波器部及端子部。端子部具有电源线端子、外线机架接地端子、信号接地端子及内线机架接地端子。各部的框体间通过金属板而连接。另外，电源单元部的接地电位的输出端子和端子部的信号接地端子经由线缆而连接。另外，噪声滤波器部的接地端子和端子部的内线机架接地端子连接。
专利文献2公开有使用大于或等于1MHz的高频信号和低频信号的控制基板的连接方法。根据该技术，信号接地与机架接地在1点处连接。与此同时，信号接地经由电容器与机架接地在多点处连接。
专利文献1：日本特开平11－355091号公报
专利文献2：日本特开平5－102676号公报
发明内容
对工业用机器人等控制对象进行控制的控制单元具有：电源基板，其用于生成控制电压；以及控制基板，其基于该控制电压对控制对象进行控制。在工业用机器人的情况下，控制单元有时具有驱动基板。在如上所述的控制单元中，电源基板之上的噪声有可能对控制基板中的控制电压产生影响。为了防止控制基板的误动作而实现高可靠性的控制，期望降低噪声对控制电压的影响。
本发明的一个目的在于，提供一种能够在控制单元中降低噪声对控制电压的影响的技术。
在本发明的一个观点中，提供一种控制单元。该控制单元具有：电源基板，其搭载有控制电源电路，该控制电源电路生成控制电压；控制基板，其搭载有控制电路，该控制电路基于控制电压进行动作；以及连接介质，其对上述电源基板和控制基板之间进行连接，用于从控制电源电路向控制电路供给控制电压。控制电源电路的信号接地和控制电路的信号接地不是经由连接介质，而是经由机架接地相互连接的。
发明的效果
根据本发明，能够在控制单元中降低噪声对控制电压的影响。其结果，控制单元的动作可靠性提高。
附图说明
图1是概略地表示本发明的实施方式1所涉及的控制单元的结构例的框图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的控制单元的其他结构例的框图。
图3是概略地表示对比例的框图。
图4是概略地表示本发明的实施方式2所涉及的控制单元的结构例的框图。
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的控制单元的控制基板的结构例的概略图。
图6是概略地表示本发明的实施方式3所涉及的控制单元的结构例的框图。
图7是用于说明本发明的效果的曲线图。
图8是用于说明本发明的效果的曲线图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
实施方式1.
图1是概略地表示本发明的实施方式1所涉及的控制单元1的结构例的框图。控制单元1具有电源基板10、控制基板20及连接介质30。
电源基板10是用于生成控制基板20所使用的控制电压VC的基板。更详细而言，在电源基板10搭载有控制电源电路11，该控制电源电路11生成控制电压VC。例如，控制电源电路11将从外部交流电源供给的交流电压变换为直流的控制电压VC。
控制基板20是用于对控制对象进行控制的基板。更详细而言，在控制基板20搭载有对控制对象进行控制的控制电路21。该控制电路21基于由控制电源电路11生成的控制电压VC进行动作，对控制对象进行控制。作为如上所述的控制电路21，例示出CPU。
连接介质30是对电源基板10和控制基板20之间进行连接的介质(例：线缆、连接器)。该连接介质30用于从控制电源电路11向控制电路21供给控制电压VC。更详细而言，连接介质30具有从控制电源电路11向控制电路21传送控制电压VC的电源信号线31。
下面，对本实施方式所涉及的控制单元1的接地构造进行说明。
电源基板10的控制电源电路11的信号接地SG1与电源基板10外部的机架接地FG电连接。另外，控制基板20的控制电路21的信号接地SG2也与机架接地FG电连接。因此，控制电源电路11的信号接地SG1和控制电路21的信号接地SG2经由机架接地FG而相互电连接。另一方面，在这些信号接地SG1和信号接地SG2之间的连接中不使用上述的连接介质30。即，根据本实施方式，控制电源电路11的信号接地SG1和控制电路21的信号接地SG2不是经由连接介质30，而是经由机架接地FG相互连接的。
在典型情况下，如图2所示，控制单元1具有将电源基板10、控制基板20及连接介质30收容的框体40。该框体40是与机架接地FG连接的机架接地体。而且，控制电源电路11的信号接地SG1与框体40电连接。优选信号接地SG1与框体40在一点处连接。例如，信号接地SG1通过螺钉等而固定于框体40。同样地，控制电路21的信号接地SG2与框体40电连接。优选信号接地SG2与框体40在一点处连接。例如，信号接地SG2通过螺钉等而固定于框体40。
图3是概略地表示对比例的框图。在对比例中，控制电源电路11的信号接地SG1和控制电路21的信号接地SG2经由连接介质30而连接。即，连接介质30具有对信号接地SG1和信号接地SG2之间进行连接的接地信号线32。
在该对比例的情况下，在电源基板10中混入至信号接地SG1噪声经过连接介质30(接地信号线32)及信号接地SG2而传播至控制基板20。即，电源基板10之上的噪声经过连接介质30而流入至控制基板20。如上所述地流入的噪声对控制基板20中的控制电压VC产生不良影响。
另一方面，根据本实施方式，控制电源电路11的信号接地SG1和控制电路21的信号接地SG2不是经由连接介质30，而是经由机架接地FG相互连接的。因此，在电源基板10中混入至信号接地SG1的噪声不会经过连接介质30及信号接地SG2而传播至控制基板20。
与此相应地，在电源基板10中混入至信号接地SG1的噪声向机架接地FG逃离，被机架接地FG吸收。例如，噪声从框体40经过电源机架接地线，被配电盘的机架接地(未图示)吸收。此外，从机架接地FG向控制基板20的信号接地SG2的阻抗高于从机架接地FG向配电盘的机架接地的阻抗，因此噪声不易从机架接地FG向信号接地SG2传递。
可以说本申请的发明人首次发现了通过使机架接地FG吸收噪声而带来的噪声去除效果超过通过将接地信号线32去除而带来的缺点。
如以上说明所示，根据本实施方式的控制单元1，抑制电源基板10之上的噪声经过连接介质30而流入至控制基板20。因此，降低噪声对控制基板20所使用的控制电压VC的影响。其结果，控制单元1的动作可靠性提高。
实施方式2.
图4是概略地表示本发明的实施方式2所涉及的控制单元1的结构例的框图。适当省略与上述的实施方式1重复的说明。
根据本实施方式，控制电路21的信号接地SG2经由滤波元件22与机架接地FG连接。例如，滤波元件22设置在控制基板20之上。作为滤波元件22，例如能够使用电感器。或者，作为滤波元件22，也能够使用达到将信号接地SG2和机架接地FG视为相同这一程度的微小电阻。
图5是表示本实施方式中的控制基板20的结构例的概略图。在控制基板20之上，形成有信号接地SG2的图案和滤波元件22。滤波元件22的一端与信号接地SG2的图案连接，其另一端通过螺钉23而与框体40(机架接地体)连接。
如以上说明所示，根据本实施方式，信号接地SG2经由滤波元件22而与机架接地FG连接。由此，从机架接地FG向信号接地SG2流入的噪声进一步降低。即，噪声对控制基板20所使用的控制电压VC的影响进一步降低，是优选的。
实施方式3.
图6是概略地表示本发明的实施方式3所涉及的控制单元1的结构例的框图。在本实施方式中，作为一个应用例，对控制单元1被应用于伺服放大器的情况进行说明。此外，适当省略与上述的实施方式1重复的说明。
作为伺服放大器的控制单元1进行伺服电动机100的驱动控制。具体地说，控制单元1除了上述的控制电源电路11和控制电路21之外，还具有开关电路50及驱动电路51。
控制电源电路11将从外部交流电源供给的交流电压变换为直流的控制电压VC。更详细而言，控制电源电路11具有电力变换电路12(内部电源)及输出电路14。电力变换电路12的输入与外部交流电源连接，其输出与P侧电力线PA和N侧电力线NA连接。此外，N侧电力线NA接地。电力变换电路12将从外部交流电源供给的交流电压变换为直流电压。输出电路14基于该直流电压而输出控制电压VC。在本例中，作为控制电压VC，使用DC5V和DC3.3V这2种。
控制电路21基于由控制电源电路11生成的控制电压VC进行动作。具体地说，控制电路21按照外部指令(未图示)，对开关电路50和驱动电路51的动作进行控制。在该控制中，也可以使用由安装于伺服电动机100的编码器101进行检测的位置信息。
开关电路50设置在外部交流电源和驱动电路51之间。该开关电路50由控制电路21进行ON/OFF控制，以将从外部交流电源向驱动电路51的交流电压(交流电流)的供给接通(ON)/断开(OFF)。开关电路50例如是继电器。
驱动电路51按照由控制电路21进行的控制，对作为负载的伺服电动机100进行驱动。更详细而言，驱动电路51具有转换器52及逆变器54。转换器52的输入与开关电路50连接，其输出与P侧电力线PB和N侧电力线NB连接。此外，N侧电力线NB接地。转换器52将经由开关电路50供给的交流电压变换为直流电压。逆变器54将该直流电压变换为交流电压，输出至伺服电动机100。
在如上所述的结构中，例如在开关电路50的通断(ON/OFF切换)时发生噪声。所发生的噪声有可能从驱动电路51的N侧电力线NB传递至控制电源电路11的N侧电力线NA，对控制电压VC产生影响。为了抑制如上述的由噪声引起的对控制电路21中的控制电压VC的影响，想到应用本发明。
图7及图8是用于说明通过应用本发明而得到的效果的曲线图。更详细而言，图7及图8示出在开关电路50从OFF切换为ON时控制电路21中的控制电压VC所发生的噪声。图7示出如在上述图3中示出的那样，信号接地SG1和信号接地SG2经由连接介质30(接地信号线32)连接的对比例的情况。另一方面，图8示出应用了本发明的情况。
在图7及图8中，纵轴表示控制电路21中的控制电压VC，横轴表示时间。此外，请注意纵轴的比例尺在图7和图8中相同，是1V/div，但横轴的比例尺在图7和图8中不同(在图7中是2μs/div，在图8中是500ns/div)。另外，在图7及图8各自中，示出DC3.3V(C1)和DC5V(C2)这两者。
在图7中示出的对比例的情况下，切换为ON时的噪声的振荡幅度如下所示。在DC3.3V(C1)时，噪声电压的最大值和最小值分别是6.25V和0.04V。在DC5V(C2)时，噪声电压的最大值和最小值分别是7.67V和1.79V。
另一方面，在图8中示出的本发明的情况下，切换为ON时的噪声的振荡幅度如下所示。在DC3.3V(C1)时，噪声电压的最大值和最小值分别是5.79V和0.7V。在DC5V(C2)时，噪声电压的最大值和最小值分别是7.12V和3.04V。
如上所述，可知通过应用本发明，控制电压VC所发生的噪声的振荡幅度减小。
以上，通过参照附图对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离主旨的范围能够由本领域技术人员进行适当变更。
标号的说明
1控制单元，10电源基板，11控制电源电路，12电力变换电路，14输出电路，20控制基板，21控制电路，22滤波元件，23螺钉，30连接介质，31电源信号线，32接地信号线，40框体，50开关电路，51驱动电路，52转换器，54逆变器，100伺服电动机，101编码器，FG机架接地，SG1信号接地，SG2信号接地，VC控制电压。

Claims (5)

1.一种控制单元，其具有：
电源基板，其搭载有控制电源电路，该控制电源电路生成控制电压；
控制基板，其搭载有控制电路，该控制电路基于所述控制电压进行动作；以及
连接介质，其对所述电源基板和所述控制基板之间进行连接，用于从所述控制电源电路向所述控制电路供给所述控制电压，
所述控制电源电路的信号接地和所述控制电路的信号接地不是经由所述连接介质，而是经由机架接地相互连接的。
2.根据权利要求1所述的控制单元，其中，
还具有框体，该框体收容有所述电源基板、所述控制基板及所述连接介质，
所述框体与所述机架接地连接，
所述控制电源电路的所述信号接地和所述控制电路的所述信号接地连接于所述框体。
3.根据权利要求1或2所述的控制单元，其中，
所述控制电路的所述信号接地经由滤波元件与所述机架接地连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制单元，其中，
所述控制电压是直流电压，
所述控制电源电路具有电力变换电路，该电力变换电路将从外部交流电源供给的交流电压变换为直流电压。
5.根据权利要求4所述的控制单元，还具有：
驱动电路，其按照由所述控制电路进行的控制而对负载进行驱动；以及
开关电路，其将向所述驱动电路的所述交流电压的供给接通/断开，
所述驱动电路具有将所述交流电压变换为直流电压的转换器。
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