JP2007030104A - ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロボットのモータを駆動する駆動モジュールを装置本体に装着するための構成のコストを低減することができるロボット制御装置を提供する。
【解決手段】 制御装置２の本体ケース１０には取付部材３１が取付けられている。この取付部材３１は、窓部３２ａを有した支持部３２と、この支持部３２に溶着されたコ字状の被係合部３３とからなる。この被係合部３３の腕部３３ａは、駆動モジュール２４の装着方向に延びており、その装着方向に沿った端部が窓部３２ａ側に突出している。駆動モジュール２４のヒートシンク２６の両端面には溝部２６ｂが形成されており、その溝部２６ｂに被係合部３３の腕部３３ａを係合する。これにより、簡単な構成で駆動モジュール２４を本体ケース１０内に装着することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多関節型ロボットの関節部分に配置されたモータを駆動する駆動モジュールが装置本体の開口部を通じて装着されたロボット制御装置に関する。

例えば垂直多関節（６軸）型ロボットの場合、６軸をそれぞれ駆動するために６個のモータを備えている。このロボットを駆動する制御装置の装置本体内には、それら６個のモータをそれぞれ通電制御するための６個の駆動モジュールが収納されている。各駆動モジュールは、それぞれ１個のモータを駆動するための駆動回路が実装されたプリント配線基板で構成されており、各プリント配線基板には放熱用のヒートシンクが取り付けられている。また、装置本体内には、駆動モジュールの他に、制御回路を実装した制御ボード、ワイヤハーネスボード、電源ユニット等が収容されている。尚、本発明に関連する技術として、下記の特許文献１が知られている。
特開平７ー２４１７８６号公報

ところで、駆動モジュールは、装置本体の開口部から装置本体内に着脱可能に装着するように構成されている。具体的には、装置本体の本体ケースの内面に市販の樹脂製のガイドレールを取付け、そのガイドレールに沿って駆動モジュールのプリント配線基板を挿入するようにしている。各駆動モジュールを装置本体内に挿入された状態では、各駆動モジュールに設けられたコネクタがワイヤハーネスボードに設けられたコネクタに接続されるようになっている。

しかしながら、このような構成の場合、駆動モジュールを案内するためのガイドレールは市販品であり、コストが高いという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ロボットのモータを駆動する駆動モジュールを装置本体に装着するための構成のコストを低減することができるロボット制御装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、ヒートシンクに溝部を形成し、その溝部に装置本体に設けられた取付部材の被係合部を係合させることにより駆動モジュールを装置本体に装着するようにしたので、駆動モジュールを装置本体に装着するための手段を板金により製作することができ、樹脂製の市販のガイドレールを使用する構成に比較して、コストを低減することができる。

請求項２の発明によれば、ヒートシンクを取付部材に装着しながら、その手段として、ヒートシンクに一体に形成された腕部を用いるようにしたので、特別な手段を用いることなくヒートシンクを取付部材に固定することができる。

請求項３の発明によれば、ヒートシンクの溝部の加工が不要となるので、ヒートシンクの製造コストを低減することができると共に、ヒートシンクを取付部材に装着する際の切削加工による金属粉の発生を防止できる。

以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図２は、一般的な産業用のロボットシステムの構成を示している。この図２において、ロボットシステムは、ロボット本体１と、このロボット本体１を制御する制御装置２と、この制御装置２に接続されたティーチングペンダント３とから構成されている。

ロボット本体１は多関節型として構成され、ベース４と、このベース４に水平方向に旋回可能に支持されたショルダ部５と、このショルダ部５に上下方向に旋回可能に支持された下アーム６と、この下アーム６に上下方向に旋回可能に支持された上アーム７と、この上アーム７に上下方向に旋回可能に支持された手首８とから構成されており、手首８は先端部に回転（捻り動作）可能なフランジ９を備えている。尚、図示はしないが、ワークを把持するハンドはフランジ９に取付けられるようになっている。

図３は、制御装置２を組立てる前の本体ケースを天板の取外し状態で示している。この図３に示すように、本体ケース（装置本体に相当）１０は、板金により形成された底面板１１に、側面板１２、背面板１３、前面板１４を組付けた矩形箱状に形成されている。図３では、前面板１４に、電源コネクタ１５、電源スイッチ１６、制御ケーブルホルダ１７などが装着された状態で示している。本体ケース１０内は、ノイズフィルタ部１８、電源ボード部１９、エンジン（ＣＰＵ）ボード部２０、駆動モジュール部２１に区分されている。

本体ケース２内のノイズフィルタ部１８にはノイズフィルタが固定され、電源ボード部１９には電源ユニットが固定され、エンジンボード部２０には制御回路を実装した制御ボードが固定され、駆動モジュール部２１には駆動モジュールが装着される。
尚、図３では、エンジンボード部２０において、マザーボード２２に１枚の制御ボード２３が装着されている状態を示している。

図４は駆動モジュールの正面図、図５はその側面図、図６はその平面図である。これらの図４ないし図６において、駆動モジュール２４は、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）ボード（プリント配線基板に相当）２５とヒートシンク２６とから構成されている。ここで、ＩＰＭボード２５は、それぞれロボット本体１の関節部分に設けられたサーボモータ（アクチュエータに相当）を駆動するための駆動回路を構成するパワー素子（例えばＩＧＢＴ）を含む各種電子部品２７が実装されている。また、ＩＰＭボード２５の図示下端にはコネクタ２８が実装されている。さらに、ＩＰＭボード２５には、パワー素子から発生する熱を放熱するためのパワー素子（ＩＰＭ）２９のリード部３０がはんだ付けされている。

一方、ヒートシンク２６は、金型により形成されており、その背面には複数のフィン２６ａが並列に形成されている。このヒートシンク２６に、上述したＩＰＭボード２５にはんだ付けされたパワー素子２９がネジ止めされて一体化されている。ヒートシンク２６の両端面には、本発明に関連して溝部２６ｂが形成されている。また、ヒートシンク２６の端部においてＩＰＭボード２５側には腕部２６ｃが突出形成されており、その腕部２６ｃがＩＰＭボード２５の上方を通過して前方に延びている。この腕部２６ｃの先端部には、図６に示すように孔２６ｄが貫通形成されている。

図３に戻って、本体ケース１０の駆動モジュール部２１の構成について説明する。駆動モジュール部２１には、所定形状に形成された取付部材３１が本体ケース１０の開口部１０ａから外方を臨むように取付けられており、その取付部材３１に駆動モジュール２４が装着されるようになっている。この取付部材３１は、プレス成型による板金製であり、３個の窓部（挿入空間部に相当）３２ａを有した枠形状の支持部３２と、この支持部３２の裏面において窓部３２ａの両側となる部位に溶着された４個のコ字状の被係合部３３とから構成されている。この被係合部３３の一対の腕部３３ａは、本体ケース１０の底面方向、つまり駆動モジュール２４の装着方向に延びている。これらの被係合部３３の腕部３３ａは、窓部３２ａを挟んで直線上に４個ずつの２列で配列した形態となっている。

ここで、被係合部３３の腕部３３ａは、駆動モジュール２４の装着方向に沿った端部が窓部３２ａ側に突出した形状となっており、窓部３２ａを挟んで対向する腕部３３ａ間の寸法が、駆動モジュール２４のヒートシンク２６における両端面の溝部２６ｂの底面間の寸法よりも僅かに大きな寸法となるように設定されている。また、ヒートシンク２６の溝部２６ｂの幅寸法は、被係合部３３の腕部３３ａの厚さ寸法よりも僅かに大きい寸法に設定されている。

各駆動モジュール２４が本体ケース１０内に挿入された状態では、各駆動モジュール２４に設けられたコネクタが図示しないワイヤハーネスボードに設けられたコネクタに接続されるようになっている。
尚、ワイヤハーネスボードには、６枚のＩＰＭボード２５のコネクタを接続するためのコネクタに加えて、エンジンボード部２０と接続するためのコネクタが配設されている。

さて、制御装置２を組立てるには、本体ケース１０の電源ボード部１９に電源ボードを取付け、ノイズフィルタ部１８にノイズフィルタを取付け、エンジンボード部２０に制御ボード（何れも図示せず）を取付け、駆動モジュール部２１に駆動モジュール２４を装着する。

駆動モジュール２４を本体ケース１０に装着するには、駆動モジュール２４を取付部材３１の窓部３２ａを通じて挿入し、その窓部３２ａ側に突出している被係合部３３の腕部３３ａに、駆動モジュール２４のヒートシンク２６の両端面に形成された溝部２６ｂを係合させる。すると、駆動モジュール２４が被係合部３３の腕部３３ａに案内され、駆動モジュール２４のコネクタがワイヤハーネスボードのコネクタ（何れも図示せず）に接続されるので、駆動モジュール２４と制御ボード２３とが電気的にワイヤハーネスボードを通じて接続される。

また、上述したようにして駆動モジュール２４が取付部材３１に完全に挿入された状態では、駆動モジュール２４のヒートシンク２６の上端から側方に延びる腕部２６ｃが取付部材３１の支持部３２に当接するので、腕部２６ｃの孔２６ｄを通じてネジ止めする（図１参照）。これにより、駆動モジュール２４を取付部材３１に位置決め状態で固定することができる。

同様にして、６個の駆動モジュール２４を本体ケース１０内に装着することにより制御装置２を組立てることができる。
尚、ロボット本体が４軸ロボットの場合は、４個の駆動モジュール２４を本体ケース１０内に装着することになる。
そして、ロボット本体１の関節部分に設けられたサーボモータから延びるケーブルをワイヤハーネスボードのコネクタ（何れも図示せず）に接続することにより、制御装置２によるロボット本体１の制御が可能となる。

このような実施例によれば、制御装置２の本体ケース１０に板金製の取付部材３１を取付け、その取付部材３１を構成する被係合部３３の腕部３３ａに、駆動モジュール２４のヒートシンク２６の両端面に形成された溝部２６ｂを係合させることにより、駆動モジュール２４を取付部材３１に装着するようにしたので、簡単な構成で駆動モジュール２４を本体ケース１０内に装着することができる。この場合、取付部材３１をプレス加工により生産できるので、市販品の樹脂製のガードレールを用いて駆動モジュールを本体ケースに装着する構成の従来例のものと違って、駆動モジュール２４を本体ケース１０に装着する構成のコストを低減することができると共に、組立てコストの低減も図ることができる。
しかも、このような板金製の取付部材３１は、プレス加工により高い寸法精度で形成することができるので、駆動モジュール２４を取付部材３１に装着する工数のばらつきを防止することができる。

また、ヒートシンク２６を金型により成型するようにしたので、ヒートシンク２６の溝部２６ｂを切削加工する構成に比較して、コストの低減を図ることができる上に、ヒートシンク２６を取付部材３１に装着する際に切削による金属粉の発生を生じないので、そのための対策を実施する必要がなく、その点でもコストの低減を図ることができる。

尚、上記実施例では、本発明を６軸型の産業用ロボットの制御装置に適用したが、これに限られるものではなく、２〜５軸または７軸以上の産業用ロボットの制御装置に適用しても良いのは勿論である。

本発明の一実施例における駆動モジュールの装着過程を示す本体ケースの斜視図 ロボットシステムの斜視図 本体ケースの斜視図 駆動モジュールの正面図 駆動モジュールの側面図 駆動モジュールの平面図

符号の説明

図面中、１はロボット本体、２は制御装置、１０は本体ケース（装置本体）、１０ａは開口部、２４は駆動モジュール、２５はＩＰＭボード（プリント配線基板）、２６はヒートシンク、２６ｃは腕部、３１は取付部材、３２は支持部、３２ａは窓部（挿入空間部）、３３は被係合部である。

Claims (3)

1. 多関節型ロボットの関節部分に配置されたモータを駆動する駆動回路が実装されたプリント配線基板と、このプリント配線基板に取付けられたヒートシンクとからなる駆動モジュールが、装置本体の開口部を通じて着脱可能に装着されたロボット制御装置において、
   前記ヒートシンクは、前記装置本体に対する装着方向に沿った両端面に当該装着方向に延びた溝部を有し、
   前記装置本体内には、前記開口部を通じて外方を臨む板金製の取付部材が設けられ、
   前記取付部材は、
   前記駆動モジュールの装着方向と直交する方向の寸法が前記ヒートシンクの横幅寸法を上回った挿入空間部を有した支持部と、
   この支持部の前記挿入空間部の両側に設けられ、前記駆動モジュールの装着方向を指向した状態で前記挿入空間部に突出する被係合部とから構成され、
   前記駆動モジュールは、前記ヒートシンクの前記溝部が前記取付部材の前記被係合部に係合することにより前記装置本体内に装着されていることを特徴とするロボット制御装置。
2. 前記ヒートシンクには、前記装着方向と直交する方向の腕部が一体に形成され、
   前記ヒートシンクが前記取付部材に装着された状態では、前記腕部が前記取付部材に固定されていることを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。
3. 前記ヒートシンクは、金型により形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のロボット制御装置。
   
   

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