JP2007037304A - ロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部電源モードと外部電源モードの何れにおいても、電源供給ラインを介して内部回路および外部回路に侵入するノイズを低減する。
【解決手段】 内部電源モードに設定する場合、ジャンパ回路２９において短絡片３１を２つ用いることにより、導電ピン２９ａと２９ｂを接続し、導電ピン２９ｃと２９ｄを接続する。ジャンパ回路３０も同様に接続する。このとき、内部電源電圧Ｖｐ(in)は、ノイズフィルタ２８を通してＩ／Ｏ回路とシーケンサに供給される。一方、外部電源モードに設定する場合、ジャンパ回路２９において短絡片３１を１つ用いることにより、導電ピン２９ｂと２９ｃを接続する。ジャンパ回路３０も同様に接続する。このとき、外部電源電圧Ｖｐ(out)は、ノイズフィルタ２８を通してＩ／Ｏ回路２６に供給される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内部電源で生成される電源電圧を内部回路および外部回路に供給する電源供給状態と、外部から与えられる電源電圧を内部回路に供給する電源供給状態とを切り替え可能に構成されたロボット制御装置に関する。

一般に、ロボット制御装置は内部電源を備えており、内部回路例えばＣＰＵ基板やＩ／Ｏ基板に対して電源電圧を供給するようになっている。この内部電源は、ロボットを利用する各種設備とロボットを制御するロボット制御装置との間に介在する外部回路例えばシーケンサに対しても電源電圧を供給可能に構成されている（内部電源モード）。一方、外部電源を準備し、この外部電源から外部回路に電源を供給するとともに、ロボット制御装置の内部回路に対して電源を供給することも可能である（外部電源モード）。

図３は、従来のロボット制御装置における電源供給切替回路を示している。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ上記内部電源モード、外部電源モードにおける接続状態を示している。内部電源からの電源供給ラインはノイズフィルタ１の入力端子に接続されており、ノイズフィルタ１の出力端子はジャンパ回路２（２ａ、２ｂ）を介して内部回路と外部電源端子３（３ａ、３ｂ）に接続されている。ここで、外部電源端子３（３ａ、３ｂ）は、外部回路または外部電源が接続される端子である。ジャンパ回路２を短絡すると図３（ａ）に示す内部電源モードで動作し、ジャンパ回路２を開放すると図３（ｂ）に示す外部電源モードで動作する。なお、この従来技術は、文献公知発明に係るものではない。

上記従来のロボット制御装置では、外部電源モードにおいて外部電源からノイズフィルタ１を介することなく直接内部回路に電源電圧が供給されるので、外部電源の電源供給ラインに重畳したノイズがそのまま内部回路に侵入してしまう不都合が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、内部電源モードと外部電源モードの何れにおいても電源供給ラインを介して内部回路および外部回路に侵入するノイズを低減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に記載した手段によれば、内部電源で生成される電源電圧を内部回路に供給するとともに外部電源端子を介して外部回路に供給する第１の電源供給状態（以下、内部電源モードと称す）において、内部電源で生成される電源電圧はノイズフィルタの入力端子に与えられ、ノイズフィルタの出力電圧は内部回路と外部電源端子に与えられる。一方、外部から外部電源端子を介して与えられる電源電圧を内部回路に供給する第２の電源供給状態（以下、外部電源モードと称す）において、外部から外部電源端子を介して与えられる電源電圧もノイズフィルタの入力端子に与えられ、ノイズフィルタの出力電圧は内部回路に与えられる。これらの電源供給ラインの切り替えは、切替手段を用いることにより自動でまたはマニュアル設定により行われる。

本手段によれば、ノイズフィルタを通して内部回路あるいは外部回路に電源が供給されるので、内部電源あるいは外部電源からの電源供給ラインにノイズ（例えばコモンモードノイズ）が重畳していても、これらのノイズを低減した上で内部回路あるいは外部回路に電源供給できる。

請求項２に記載した手段によれば、切替手段は、互いに絶縁された複数の導電ピンを備え、隣接する導電ピン同士が短絡可能に構成されたジャンパ手段により構成されている。このジャンパ手段において、電源供給ラインを構成する一対の各ラインについて、内部電源に接続された第１導電ピン、ノイズフィルタの入力端子に接続された第２導電ピン、外部電源端子に接続された第３導電ピンおよびノイズフィルタの出力端子に接続された第４導電ピンがこの順に隣接して配設されている。ノイズフィルタの出力端子は内部回路への電源供給ラインに接続されている。

内部電源モードでは、各電源供給ラインについて、第１導電ピンと第２導電ピンとが接続されるとともに第３導電ピンと第４導電ピンとが接続される。一方、外部電源モードでは、第２導電ピンと第３導電ピンとが接続される。この接続形態により、上述したノイズフィルタを通した電源供給ラインが形成される。本手段によれば、ジャンパ手段を介在させるだけで、内部電源モードと外部電源モードの何れの場合でもノイズフィルタを介した電源供給が可能となるので、従来構成に対する部品点数の増加を極力抑えることができる。

請求項３に記載した手段によれば、ジャンパ手段は、電源供給ラインを構成する一対の各ラインごとに分離された状態で設けられているので、異なる電源供給ラインに対し設けられた導電ピン同士を誤って短絡することがなく、切替手段を介した電源短絡を未然に防止することができる。

以下、本発明の一実施形態について図１および図２を参照しながら説明する。
図１は、ロボット制御装置の概略的な電気的構成を示している。ロボット１１は、例えば複数の可動部を有しそれら可動部が関節結合された多関節型の産業用ロボットであり、各可動部（関節）を駆動するためのサーボモータ（図示せず）と、関節の現在の角度（位置）を検出するためのロータリエンコーダ（図示せず）とを備えている。

ロボット制御装置１２は、シーケンサ１３（本発明でいう外部回路に相当）から与えられる動作指令信号に応じて、ロータリエンコーダの信号に基づいて関節の現在の角度を検出するとともに内部演算により関節の指令角度を演算し、これら検出角度と指令角度とに基づいて上記サーボモータを駆動制御するようになっている。シーケンサ１３は、ロボット１１を利用する設備に繋がっている。

ロボット制御装置１２は、電源基板１４、演算基板１５、Ｉ／Ｏ基板１６、ドライバ１７、３相２００Ｖの電源線が接続される電源端子１８、ロボット１１との間でロータリエンコーダの信号およびモータ駆動信号を授受するための端子１９、シーケンサ１３との間で入出力信号等（例えば入力８点、出力８点）を授受するための端子２０などを備えている。端子２０のうち端子２０ａ、２０ｂは、本発明でいう外部電源端子に相当し、後述する内部電源モードにおいてロボット制御装置１２からシーケンサ１３への電源出力端子として機能し、外部電源モードにおいて外部電源２１（図１において二点鎖線で示す）からロボット制御装置１２への電源入力端子として機能するようになっている。

電源基板１４は、本発明でいう内部電源に相当し、端子１４Ａから入力した３相２００Ｖの電源電圧を整流、変圧し安定化した複数の内部電源電圧例えば３．３Ｖ、５Ｖ、１２Ｖ、２４Ｖを端子１４Ｂから演算基板１５に出力するようになっている。ただし、図１においては、各基板間における２４Ｖの内部電源電圧（以下、内部電源電圧Ｖｐ(in)と称す）の授受のみを明示的に示している。演算基板１５は、ＣＰＵ２２、メモリ２３（ＲＯＭ、ＲＡＭ、電気的に書き換え可能な不揮発メモリ）、サーボ制御回路２４等が図示しないバスにより接続されて構成されており、端子１５Ａを通して与えられる上記内部電源電圧により動作するようになっている。また、この内部電源電圧は、端子１５Ｂを介してＩ／Ｏ基板１６の端子１６Ａに出力されている。

ＲＯＭには、ロボット１１を制御するシステムプログラムが格納されており、不揮発性メモリには、教示されるロボット１１の動作プログラムおよび種々の設定データが格納されている。また、ＲＡＭは、ＣＰＵ２２が実行する各種演算処理におけるデータの一時記憶領域として使用される。演算基板１５は、端子１５Ｃを介して、Ｉ／Ｏ基板１６との間でシーケンサ１３からの動作指令信号および制御状態信号を入出力するようになっている。また、端子１５Ｄを介して、ロボット１１からロータリエンコーダの信号を入力するとともに、ドライバ１７に対してモータ駆動信号を出力するようになっている。ドライバ１７は、電源基板１４から与えられる電源によりロボット１１のサーボモータを駆動するようになっている。

Ｉ／Ｏ基板１６は、演算基板１５とシーケンサ１３との間に介在して信号のインターフェースを行うもので、フィルタ回路２５、Ｉ／Ｏ回路２６およびＦＰＧＡ２７から構成されている。このうちＩ／Ｏ回路２６は、端子１６Ｃを介してシーケンサ１３との間でデジタル信号を入出力するもので、その信号はフォトカプラ（図示せず）により絶縁されてＦＰＧＡ２７および端子１６Ｂを介して演算基板１５との間で入出力されるようになっている。絶縁された回路のうちシーケンサ１３側は２４Ｖの内部電源電圧Ｖｐ(in)で動作し、ＦＰＧＡ２７側は３．３Ｖ、５Ｖ等の内部電源電圧で動作するようになっている。

フィルタ回路２５は、コモンモードノイズ（必要に応じてノーマルモードノイズも）を除去するノイズフィルタ２８と、プラス側電源供給ラインとマイナス側電源供給ラインのそれぞれに対して互いに距離を隔てて分離した状態に設けられたジャンパ回路２９、３０（本発明でいう切替手段、ジャンパ手段に相当）とを備えている。ノイズフィルタ２８の出力端子は、Ｉ／Ｏ回路２６（本発明でいう内部回路に相当）への内部電源電圧Ｖｐ(in)の電源供給ラインに接続されている。

プラス側電源供給ラインに介在するジャンパ回路２９は、図２に示すように、互いに絶縁された４つの導電ピン２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄが一定間隔を有して一列に並んでおり、隣接する導電ピン同士は短絡片３１により短絡可能に構成されている。また、図１に示すように、導電ピン２９ａは、Ｉ／Ｏ基板１６の端子１６Ａに接続されており、演算基板１５を通して電源基板１４に接続されている。導電ピン２９ｂ、２９ｄは、それぞれノイズフィルタ２８の入力端子、出力端子に接続されている。また、導電ピン２９ｃは、Ｉ／Ｏ基板１６の端子１６Ｃを介して、上述したロボット制御装置１２の端子２０ａに接続されている。マイナス側電源供給ラインに介在するジャンパ回路３０も、ジャンパ回路２９と同様の構成および接続形態となっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
ロボット制御装置１２においては、電源基板１４で生成された内部電源電圧が演算基板１５、Ｉ／Ｏ基板１６内のＦＰＧＡ２７およびドライバ１７に供給されている。Ｉ／Ｏ基板１６内のＩ／Ｏ回路２６への電源供給については、２つの電源供給状態（電源モード）を選択可能になっている。これについて、フィルタ回路２５内の電源供給ラインの接続状態を示す図２を参照しながら説明する。

図２（ａ）は、内部電源モード（第１の電源供給状態に相当）に設定する場合の接続状態を示している。この場合、ジャンパ回路２９において短絡片３１を２つ用いることにより、導電ピン２９ａと２９ｂを接続し、導電ピン２９ｃと２９ｄを接続する。同様に、ジャンパ回路３０において短絡片３１を２つ用いることにより、導電ピン３０ａと３０ｂを接続し、導電ピン３０ｃと３０ｄを接続する。

その結果、電源基板１４で生成された２４Ｖの内部電源電圧Ｖｐ(in)は、ノイズフィルタ２８の入力端子に与えられ、ノイズフィルタ２８の出力電圧は、Ｉ／Ｏ回路２６と、端子２０（２０ａ、２０ｂ）を介してシーケンサ１３に与えられる。つまり、内部電源モードでは、電源基板１４で生成された内部電源電圧Ｖｐ(in)は、ノイズフィルタを通してＩ／Ｏ回路２６とシーケンサ１３とに供給される。

図２（ｂ）は、外部電源モード（第２の電源供給状態に相当）に設定する場合の接続状態を示している。この場合、ジャンパ回路２９において短絡片３１を１つ用いることにより、導電ピン２９ｂと２９ｃを接続する。同様に、ジャンパ回路３０において短絡片３１を１つ用いることにより、導電ピン３０ｂと３０ｃを接続する。そして、ロボット制御装置１２の外部に外部電源２１を準備し、その電源出力端子を端子２０（２０ａ、２０ｂ）に接続する。このとき、外部電源２１からシーケンサ１３にも電源を供給する。

その結果、端子２０に与えられる２４Ｖの外部電源電圧Ｖｐ(out)は、ノイズフィルタ２８の入力端子に与えられ、ノイズフィルタ２８の出力電圧はＩ／Ｏ回路２６に与えられる。つまり、外部電源モードでは、電源基板１４で生成された内部電源電圧Ｖｐ(in)はＩ／Ｏ回路２６に供給されず、代わりに外部電源電圧Ｖｐ(out)がノイズフィルタを通してＩ／Ｏ回路２６に供給される。

このように、本実施形態のロボット制御装置１２は、Ｉ／Ｏ基板１６内のプラス側電源供給ライン、マイナス側電源供給ラインのそれぞれにジャンパ回路２９、３０を備え、Ｉ／Ｏ回路２６に対して電源基板１４（内部電源モード）または外部電源２１（外部電源モード）から電源を供給することができるので電源供給の自由度が向上する。この場合、ジャンパ回路２９、３０において、導電ピン２９ａ〜２９ｄ、３０ａ〜３０ｄをそれぞれ上述した通りの並びとし、所定の導電ピン同士を短絡片３１により短絡することにより、容易に電源モードを設定することができる。

そして、内部電源モードでは、Ｉ／Ｏ回路２６とシーケンサ１３とにノイズフィルタ２８を通して２４Ｖの内部電源電圧Ｖｐ(in)が供給され、外部電源モードでは、Ｉ／Ｏ回路２６にノイズフィルタ２８を通して２４Ｖの外部電源電圧Ｖｐ(out)が供給される。従って、内部電源電圧Ｖｐ(in)の電源供給ラインあるいは外部電源電圧Ｖｐ(out)の電源供給ラインにコモンモードノイズやノーマルモードノイズが重畳しても、そのノイズを除去（または低減）した上でＩ／Ｏ回路２６あるいはシーケンサ１３に電源を供給することができる。

また、上述した通りの導電ピン２９ａ〜２９ｄ、３０ａ〜３０ｄの並びとすることにより、従来構成と比べても部品点数の増加を極力抑えることができる。実際に、従来構成を示す図３と比較しても、ジャンパ回路の個数は２個のままであり、導電ピンの数が２本から４本に増加するだけである。さらに、電源モードにかかわらず、常にノイズフィルタ２８の一端側（入力端子側）から他端側（出力端子側）に電力が送られるので、方向性を持つノイズフィルタ２８を用いることができる。

ジャンパ回路２９、３０は、プラス側電源供給ラインとマイナス側電源供給ラインのそれぞれに対して互いに分離した状態で設けられているので、異なる電源供給ラインに対して設けられた導電ピン(例えば２９ｄと３０ａ)を誤って短絡することがなく、誤設定等による電源短絡を未然に防止することができる。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
切替手段は、ジャンパ回路２９、３０に限られず、リレー等の接点回路、スイッチ回路、短絡コネクタ、半導体スイッチ回路等であってもよい。
上述の実施形態では直流の電源供給ラインに切替手段を設けたが、例えば単相、二相、三相などの交流の電源供給ラインに切替手段を設けてもよい。

本発明の一実施形態を示すロボット制御装置の概略的な電気的構成図 （ａ）は内部電源モードを選択する場合の切替回路の接続状態を示し、（ｂ）は外部電源モードを選択する場合の切替回路の接続状態を示す図 従来構成における図２相当図

符号の説明

図面中、１２はロボット制御装置、１３はシーケンサ（外部回路）、１４は電源基板（内部電源）、２０ａ、２０ｂは端子（外部電源端子）、２５はフィルタ回路、２６はＩ／Ｏ回路（内部回路）、２８はノイズフィルタ、２９、３０はジャンパ回路（切替手段、ジャンパ手段）、２９ａ〜２９ｄ、３０ａ〜３０ｄは導電ピンである。

Claims (3)

1. 内部電源と、外部との間で電源電圧の授受を行う外部電源端子とを備え、前記内部電源で生成される電源電圧を内部回路に供給するとともに前記外部電源端子を介して外部回路に供給する第１の電源供給状態と、外部から前記外部電源端子を介して与えられる電源電圧を前記内部回路に供給する第２の電源供給状態とを切り替え可能に構成されたロボット制御装置において、
   ノイズフィルタと切替手段とを備え、
   前記切替手段は、前記第１の電源供給状態において、前記内部電源で生成される電源電圧を前記ノイズフィルタの入力端子に与えるとともに、前記ノイズフィルタの出力電圧を前記内部回路と前記外部電源端子に与えるように切り替えられ、前記第２の電源供給状態において、外部から前記外部電源端子を介して与えられる電源電圧を前記ノイズフィルタの入力端子に与えるとともに、前記ノイズフィルタの出力電圧を前記内部回路に与えるように切り替えられることを特徴とするロボット制御装置。
2. 前記ノイズフィルタの出力端子は前記内部回路への電源供給ラインに接続され、
   前記切替手段は、互いに絶縁された複数の導電ピンを備え、隣接する導電ピン同士が短絡可能に構成されたジャンパ手段により構成され、
   このジャンパ手段において、電源供給ラインを構成する一対の各ラインについて、前記内部電源に接続された導電ピン、前記ノイズフィルタの入力端子に接続された導電ピン、前記外部電源端子に接続された導電ピンおよび前記ノイズフィルタの出力端子に接続された導電ピンがこの順に隣接して配設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. 前記ジャンパ手段は、前記電源供給ラインを構成する一対の各ラインごとに分離された状態で設けられていることを特徴とする請求項２記載のロボット制御装置。
   
   

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