CN116600950A - 控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人控制器，不对控制电路基板和电源电路基板高精度地相对位置对准，就能够适当地设置驱动电路基板。控制电路基板具备：信号输出连接器，其具备用于输出控制信号的输出端子；直流电压输入连接器，其被输入由电源电路基板生成的电源；以及电源输出连接器，其具备用于输出所述电源的输出端子，驱动电路基板具备：信号输入连接器，其具备用于输入控制信号的输入端子；以及电源输入连接器，其具备用于输入所述电源的输入端子，电源电路基板具备用于输出电源的电源输出部，驱动电路基板通过信号输入连接器与信号输出连接器的连接、以及电源输入连接器与电源输出连接器的连接，以从控制电路基板的基板面上立起的姿势保持在控制电路基板上。

Description

控制装置

技术领域

本发明涉及诸如机器人控制器的控制装置。

背景技术

以往，已知一种控制装置，具备：驱动电路基板，其具备用于驱动电动机的驱动电路；控制电路基板，其具备生成向驱动电路基板发送的控制信号的控制电路；以及电源电路基板，其具备电源电路，该电源电路生成作为向电动机供给的电动机驱动电源的基础的电源并向驱动电路基板供给。

例如，专利文献1所记载的机器人控制器具备驱动电路基板、以沿着框体的底板的表面排列彼此的基板面的方式配置的控制电路基板及电源电路基板。驱动电路基板在基板面的一端部具备以朝向基板侧方的姿势固定的信号输入连接器及电源输入连接器。另外，控制电路基板具备在基板面上以朝向上方的姿势固定的信号输出连接器。另外，电源电路基板在基板面上具备以朝向上方的姿势固定的电源输出连接器。驱动电路基板以从控制电路基板和电源电路基板各自的基板面上立起的姿势，架设在控制电路基板和电源电路基板上。该架设通过连接驱动电路基板的信号输入连接器和控制电路基板的信号输出连接器，并且连接驱动电路基板的电源输入连接器和电源电路基板的电源输出连接器来实现。

根据专利文献1，该结构的机器人控制器能够简化配置在框体内的各种电路基板的内部结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5803213号

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在专利文献1所记载的机器人控制器中，在框体内需要控制电路基板与电源电路基板之间的相对位置对准。这是因为，如果不进行相对位置对准，则无法以适当的状态兼顾驱动电路基板的信号输入连接器与控制电路基板的信号输出连接器的连接、以及驱动电路基板的电源输入连接器与电源电路基板的电源输出连接器的连接。特别是在专利文献1所记载的机器人控制器中，为了单独驱动多个电动机，设置有多个架设在控制电路基板和电源电路基板上的驱动电路基板，因此需要高精度地进行上述的相对位置对准。由于该高精度的相对位置对准，存在使机器人控制器的生产率降低的技术问题。

本发明是鉴于上述背景而完成的，其目的在于提供一种控制装置，该控制装置不对控制电路基板与电源电路基板进行高精度地相对位置对准，就能够适当地设置驱动电路基板。

解决技术问题所采用的技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种控制装置，具备：驱动电路基板，其具备用于驱动电动机的驱动电路；控制电路基板，其具备生成向所述驱动电路基板发送的控制信号的控制电路；以及电源电路基板，其具备生成成为向所述电动机供给的电动机驱动电源的基础的电源并向所述驱动电路基板供给的电源电路，所述控制电路基板具备信号输出连接器，该信号输出连接器具备用于输出所述控制信号的输出端子，所述驱动电路基板具备信号输入连接器和电源输入连接器，该信号输入连接器具备用于输入所述控制信号的输入端子，该电源输入连接器具备用于输入由所述电源电路生成的电源的输入端子，其特征在于，所述电源电路基板具备用于输出电源的电源输出部，所述控制电路基板具备电源输入部和电源输出连接器，该电源输入部被输入由所述电源电路生成的电源，该电源输出连接器具备用于输出所述电源的输出端子，所述驱动电路基板通过所述信号输入连接器与所述控制电路基板的所述信号输出连接器的连接、以及所述电源输入连接器与所述控制电路基板的所述电源输出连接器的连接，以从所述控制电路基板的表面上立起的姿势保持在所述控制电路基板上。

发明效果

根据本发明，获得下述良好效果：能够提供一种不对控制电路基板和电源电路基板高精度地相对位置对准就能够适当地设置驱动电路基板的控制装置。

附图说明

[图1]是从斜上方表示实施方式的机器人控制器的主要部分的立体图。

[图2]是表示该机器人控制器的控制电路基板和驱动电路基板的立体图。

[图3]是从与图1不同的角度表示该机器人控制器的各种基板的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图，对作为本发明的实施方式的控制装置的机器人控制器的一实施方式进行说明。另外，在以下的附图中，为了容易理解各结构，有时会使实际的结构以及各结构中的比例尺和数量等不同。

首先，对实施方式的机器人控制器的基本结构进行说明。实施方式的机器人控制器单独控制装载于工业用机器人的多个电动机的各自电动机的驱动。

图1是从斜上方表示实施方式的机器人控制器1的主要部分的立体图。机器人控制器1具备框体的底板2及前面板3、电源装置装载部4、第二通信电路基板5、噪声去除器6、电源电路基板10、电源控制基板20、控制电路基板50、四个驱动电路基板80等。

电源装置装载部4装载将外部电源转换为控制信号用的5V电源等并输出的电源装置。作为电动机驱动电源的基础的交流电源经由噪声去除器6和电源控制基板20输入到电源电路基板10。电源电路基板10具备电源电路，该电源电路将交流电源变换为直流电源，并作为向电动机供给的电动机驱动电源而输出。该电源电路具备多个电解电容器11。

在前面板3上配置有多个贯通开口，用于与外部设备进行通信连接的外部连接器98贯通各个贯通开口。多个外部连接器98安装在后述的第二通信电路基板5或第一通信电路基板上。

在电源装置装载部4的背面板4a上设有排气口4a1。通过该排气口4a1将框体内的空气排出到框体外的排气扇固定在上述的背面板4a上。

机器人控制器1能够装载多个驱动电路基板80，在图示的例子中，装载有四个驱动电路基板80。驱动电路基板80具备用于驱动电动机的驱动电路。另外，控制电路基板50具备控制电路，该控制电路单独生成向装载有多个的驱动电路基板80的各个驱动电路基板发送的控制信号。

另外，在图1中，箭头B方向表示框体的前后方向，箭头C方向表示框体的左右方向(后述的图2、图3也同样)。

图2是表示控制电路基板50和驱动电路基板80的立体图。在图2中，仅示出了一个驱动电路基板80，该驱动电路基板80是从控制电路基板50取下的状态。控制电路基板50以使基板背面与框体的底板(图1的2)对置、且使基板长度方向沿着框体的左右方向(箭头C方向)的姿势固定于底板。

控制电路基板50的结构是层叠了6层的6层结构。在层与层的边界存在布线图案。电源电路基板10的结构是层叠了两个层的两层结构。

控制电路基板50包括在框体的前后方向(箭头B的方向)上相互排列的电源中继区域A2和控制电路装载区域A1。生成用于向驱动电路基板80发送的控制信号的控制电路设置在控制电路装载区域A1。

控制电路基板50包括八组连接器组。一组连接器组由信号输出连接器51和电源输出连接器52构成，该信号输出连接器51具备用于输出控制信号的输出端子，电源输出连接器52具备用于输出从电源电路基板(图1的10)的电源电路输出的直流电源的输出端子，这些连接器沿着框体的前后方向(箭头B方向)排列。连接器组的信号输出连接器51设置在控制电路装载区域A1中，电源输出连接器52设置在电源中继区域A2中。信号输出连接器51和电源输出连接器52都以使输出端子的前端朝向与基板面正交的上方的姿势安装在控制电路基板50的正面。另外，信号输出连接器51还具备控制电源端子，该控制电源端子输出用于控制驱动电路基板80的驱动电路的控制电源。

控制电路基板50具有作为电源输入部的直流电压输入连接器54，由电源电路基板(图1的10)生成的直流电源被输入到该直流电压输入连接器54。另外，控制电路基板50具备高速串行通信连接器53和编码连接器55。输入到直流电压输入连接器54的直流电源在控制电路基板50的电源中继区域A2中被分配到多个分支布线图案，并被输入到多个电源输出连接器52各自的输出端子。

在实施方式的机器人控制器1中，由于在控制电路基板50的电源中继区域A2中不具备用于生成直流电压的电源电路，所以能够避免因具备电源电路而导致的控制电路基板50的面积扩大化。

驱动电路基板80具备信号输入连接器81、电源输入连接器82、驱动电源输出连接器83以及散热片84。信号输入连接器81及电源输入连接器82在基板宽度方向的一端部沿框体的前后方向排列，且以使输入端子从基板面的中央侧朝向基板外侧的方式安装于基板正面。如图中单点划线所示，驱动电路基板80的信号输入连接器81与控制电路基板50的信号输出连接器连接，驱动电路基板80的电源输入连接器82与控制电路基板50的电源输出连接器52连接。通过这些连接，驱动电路基板80使基板长度方向沿着框体的前后方向(箭头B方向)，并且以从控制电路基板50的正面上立起的姿势保持在控制电路基板50上。

在该结构的机器人控制器1中，不将驱动电路基板80架设在电源电路基板(图1的10)和控制电路基板50上，而仅保持在电源电路基板10和控制电路基板50中的控制电路基板50上。通过这样的保持，不对控制电路基板50与电源电路基板10进行高精度地相对位置对准就能适当地设置驱动电路基板80。

驱动电路基板80的驱动电路将从控制电路基板50的电源输出连接器52送来的直流电源变换为由多相交流电压构成的电动机驱动电源。电动机驱动电源通过驱动电路基板80的驱动电源输出连接器83向外部的电动机供给。

图3是从与图1不同的角度表示各种基板的立体图。另外，在图3中，为了方便，省略了第二通信电路基板(图1的5)的图示。电源电路基板10具备作为用于输出直流电源的电源输出部的直流电压输出连接器13。控制电路基板50的直流电压输入连接器54和电源电路基板10的直流电压输出连接器13通过带连接器的电源电缆93电连接。根据该结构，不高精度地进行电源电路基板10与控制电路基板50的相对位置对准，就能够将由电源电路基板10的电源电路生成的直流电源提供给控制电路基板50的电源中继区域A2。

电源电路基板10和电源控制基板20以两层的方式配置。电源控制基板20具备用于接通/断开来自电源电路基板10的电源电路的直流电源的输出的电路、检测交流电源的输入的电路等。另外，电源控制基板20的结构是层叠了四个层的四层结构。

机器人控制器1具备第一通信电路基板7和具备CPU(中央处理器)101的上位控制基板100。

第一通信电路基板7包括高速串行通信连接器7a和编码连接器7c。上位控制基板100通过经由第一通信电路基板7的高速串行通信，与控制电路基板50进行周期通信。为了能够进行该周期通信，第一通信电路基板7的高速通信连接器7a和控制电路基板50的高速通信连接器53经由带连接器的通信电缆92电连接。另外，第一通信电路基板7和上位控制基板100经由未图示的连结连接器相互电连接。

第一通信电路基板7、上位控制基板100以及第二通信电路基板(图1的5)以三层的方式配置。上位控制基板100位于第一通信电路基板7的上方。第二通信电路基板5位于上位控制基板100的上方，固定在第一通信电路基板7的正面上。

具备为了掌管机器人控制器1内的各种设备的控制而执行运算处理的CPU101的上位控制基板100的构造是十层构造。具备多个连接器组的控制电路基板50的平面面积容易变大。这样的控制电路基板50若具备CPU，则成为大面积且层叠有多层(例如十层)的高价的CPU电子基板。因此，在机器人控制器1中，与控制电路基板50分开地设置具备CPU101的上位控制基板100。在该结构中，与在控制电路基板50上配置CPU的情况相比，能够减小装载CPU的电子基板(在实施方式中为上位控制基板100)的平面面积，实现低成本化。

在实施方式的机器人控制器1中，如上所述，使与外部进行通信的第一通信电路基板7和第二通信电路基板5与上位控制基板100分体，以三层的方式配置这三个基板。根据该结构，与在高价的上位控制基板100上配置通信电路的结构相比，能够减小上位控制基板100的面积而实现低成本化。

第一通信电路基板7的编码连接器7c和控制电路基板50的编码连接器55通过扁平线束91电连接。扁平线束91在第一通信电路基板7、电源控制基板20及控制电路基板50的下方缠绕。

在工业用机器人上装载有多个电动机。从这些电动机各自的旋转编码器分别输出的旋转角速度信号(或旋转位置信号)经由外部布线输入到第一通信电路基板7。并且，旋转角速度信号(或旋转位置信号)经由扁平线束91和控制电路基板50的信号输出连接器(图2的51)输入到驱动电路基板80。

在图1中，为了方便，仅示出了前面板3的表面方向的整个区域中的一部分区域。在前面板3的未图示的区域配置有用于吸入外部空气的吸气口。在实施方式的机器人控制器1中，前面板3相当于框体的规定方向上的一侧(前后方向上的前侧)的壁。另外，在机器人控制器1中，电源装置装载部4的背面板4a相当于框体的规定方向上的另一侧(前后方向的后侧)的壁，在背面板4a上配置有对框体内的空气进行排气的排气口4a1。驱动电路基板80以使作为散热器的散热片84的散热板84a在与框体的前后方向(规定方向)平行的方向上延伸的姿势保持于控制电路基板50。

在该结构中，使从框体的吸气口吸入到框体内的空气一边与散热板84a接触一边沿着散热板84a的延伸方向顺畅地移动，然后从框体的排气口顺畅地排气，由此能够高效地冷却驱动电路基板80。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于实施方式，在其主旨的范围内能够进行各种变形及变更。实施方式包含在发明的范围及主旨中，同时包含在权利要求记载的发明及其均等的范围中。

本发明具有以下各方式所特有的效果。

[第一方式]

第一方式中，控制装置(例如机器人控制器1)具备：驱动电路基板(例如驱动电路基板80)，其具备用于驱动电动机的驱动电路；控制电路基板(例如控制电路基板50)，其具备生成向所述驱动电路基板发送的控制信号的控制电路；以及电源电路基板(例如电源电路基板10)，其具备生成作为向所述电动机供给的电动机驱动电源的基础的电源(例如直流电源)并向所述驱动电路基板供给的电源电路，所述控制电路基板具备具有用于输出所述控制信号的输出端子的信号输出连接器(例如信号输出连接器51)，所述驱动电路基板具备具有用于输入所述控制信号的输入端子的信号输入连接器(例如信号输入连接器81)、和具备用于输入由所述电源电路生成的电源的输入端子的电源输入连接器(例如电源输入连接器82)，所述控制装置的特征在于，所述电源电路基板具备用于输出电源的电源输出部(例如直流电压输出连接器13)，所述控制电路基板具备被输入由所述电源电路生成的电源的电源输入部(例如直流电压输入连接器54)、和具备用于输出所述电源的输出端子的电源输出连接器(例如电源输出连接器52)，所述驱动电路基板通过所述信号输入连接器与所述控制电路基板的所述信号输出连接器的连接、以及所述电源输入连接器与所述控制电路基板的所述电源输出连接器的连接，以从所述控制电路基板的基板面上立起的姿势保持于所述控制电路基板。

在第一方式中，不将驱动电路基板架设在电源电路基板和控制电路基板上，而仅保持在电源电路基板和控制电路基板中的控制电路基板上。通过这样的保持，根据第一方式，不对控制电路基板和电源电路基板高精度地相对定位就能够适当地设置驱动电路基板。

[第二方式]

第二方式的特征在于，具备第一方式的结构，并且，所述电源输出部和所述电源输入部通过电缆(例如带连接器的电源电缆93)连接。

根据第二方式，不高精度地进行电源电路基板和控制电路基板之间的相对位置对准就能够将由电源电路基板的电源电路产生的电源供给控制电路基板。

[第三方式]

第三方式的特征在于，具备第二方式的结构，并且，与所述控制电路基板分开地具备具有CPU(例如CPU101)的上位控制基板(例如上位控制基板100)。

根据第三方式，与在控制电路基板上配置CPU的情况相比，能够减小装载CPU的电子基板的平面面积，实现低成本化。另外，即使在与CPU连接的外围电路发生了设计变更的情况下，通过将与上述控制基板连接的基板变更为具备设计变更后的外围电路的基板，也能够共用高价的上位控制基板。

[第四方式]

第四方式的特征在于，具备第三方式的结构和收纳所述上位控制基板、所述电源电路基板及所述控制电路基板的框体，所述驱动电路基板具备散热器(例如散热片84)，所述框体的规定方向(例如前后方向)上的一侧的壁(例如前面板3)具备吸入外部空气的吸气口，所述框体的规定方向上的另一侧的壁(例如背面板4a)具备排出框体内的空气的排气口(例如排气口4a1)，所述驱动电路基板以使所述散热器的散热板(例如散热板84a)在与所述规定方向平行的方向上延伸的姿势保持于所述控制电路基板。

根据第四方式，使从框体的吸气口吸入到框体内的空气一边与散热器的散热板接触一边沿着散热板的延伸方向顺畅地移动，然后从框体的排气口顺畅地排气，由此能够高效地冷却驱动电路基板。

附图标记说明

1：机器人控制器(控制装置)；2：底板；3：前面板(规定方向的一侧的壁)；4a：背面板(规定方向的另一侧的壁)；4a1：排气口；10：电源电路基板；13：直流电压输出连接器(电源输出部)；50：控制电路基板；51：信号输出连接器；52：电源输出连接器；54：直流电压输入连接器(电源输入部)；80：驱动电路基板；81：信号输入连接器；82：电源输入连接器；83：驱动电源输出连接器；84：散热片(散热器)；84a：散热板；93：带连接器的电源电缆；100：上位控制基板；101：CPU。

Claims (4)

1.一种控制装置，具备：驱动电路基板，其具备用于驱动电动机的驱动电路；控制电路基板，其具备生成向所述驱动电路基板发送的控制信号的控制电路；以及电源电路基板，其具备电源电路，所述电源电路生成作为向所述电动机供给的电动机驱动电源的基础的电源并向所述驱动电路基板供给，

所述控制电路基板具备信号输出连接器，所述信号输出连接器具备用于输出所述控制信号的输出端子，

所述驱动电路基板具备信号输入连接器和电源输入连接器，所述信号输入连接器具备用于输入所述控制信号的输入端子，所述电源输入连接器具备用于输入由所述电源电路生成的电源的输入端子，其中，

所述电源电路基板具备用于输出电源的电源输出部，

所述控制电路基板具备电源输入部和电源输出连接器，所述电源输入部被输入由所述电源电路生成的电源，所述电源输出连接器具备用于输出所述电源的输出端子，

所述驱动电路基板通过所述信号输入连接器与所述控制电路基板的所述信号输出连接器的连接、以及所述电源输入连接器与所述控制电路基板的所述电源输出连接器的连接，以从所述控制电路基板的基板面上立起的姿势保持在所述控制电路基板上。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述电源输出部和所述电源输入部通过电缆连接。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，

与所述控制电路基板分开地具备具有CPU的上位控制基板。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，

具备收纳所述上位控制基板、所述电源电路基板以及所述控制电路基板的框体，

所述驱动电路基板具备散热器，

所述框体的规定方向上的一侧的壁具备吸入外部空气的吸气口，

所述框体的规定方向上的另一侧的壁具备排出框体内的空气的排气口，

所述驱动电路基板以使所述散热器的散热板在与所述规定方向平行的方向上延伸的姿势保持在所述控制电路基板上。