JP2011031316A

JP2011031316A - 制御装置

Info

Publication number: JP2011031316A
Application number: JP2009177209A
Authority: JP
Inventors: Jun Goto; 純後藤; Ryuichiro Tominaga; 竜一郎富永
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】本発明は、大小ユニットを立体的に配置するとともにメンテナンス性も損なわない制御装置を提供する
【解決手段】ロボットを制御する制御装置１０１であって、前記制御装置１０１の内部に上下段にユニット１０２〜１０７が配置され、さらに上段ユニット１０２〜１０６が前後に少なくとも１つが配置され、前記上段ユニット１０２〜１０６の前方ユニット１０２、１０３が前記制御装置１０１の外側に引き出されて前記上段ユニット１０２〜１０６の奥側ユニット１０４〜１０６がアクセスされるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットを動作させる制御装置およびロボットシステムに関する。

人が作業している現場にロボットを導入する場合、現状設備の改造が少ないほどロボット化への抵抗感は少なくなる。そのためにはロボットシステムの設置面積と人作業スペースが同等なサイズであることが要求される。現状の産業用ロボットシステムでは、マニピュレータを人のサイズにしても、制御盤の設置面積が追加されるために、トータル的に人作業スペースより大きくなる傾向があり、人とロボットの置き換えに対して少なからず抵抗感が有る。また、従来の制御盤の背丈は、設置面積の最小化、メンテナンス性、盤内部の冷却性などの観点から１ｍ以上と高く、作業台の下やロボットの下を有効に活用できていなかった。
作業台の下に制御盤を収納したり、ロボット下に制御盤を設置することで本来デッドスペースである空間に制御盤を置ければ、ロボットシステムの設置面積を著しく削減できる。
作業台の下やロボット下に制御盤を設置するためには、盤高さを低くするなどの小丈化や小型化が必要である。
盤の小型化のために、立体的に内部ユニットを配置する一般的な技術課題がある。この一般的な技術課題を解決するために、多層形に開閉できる構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−３３６６２３号公報

しかしながら、従来の制御盤のように、単に、小型化および小丈化していくと、盤内の温度上昇が課題となってくる。また、各ユニットを固定筐体や可動筐体内に納める必要があり、大小さまざまな大きさのユニットを持つ制御盤に適用することが困難であり、要望されていた制御盤の小型化ができないという課題があった。また、メンテナンス時に多数の接続面を開く必要がありメンテナンス時の多大な作業スペースの確保というような問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、大小ユニットを立体的に配置するとともにメンテナンス性も損なわない制御装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、ロボットを制御する制御装置であって、前記制御装置の内部に上下段にユニットが配置され、さらに上段ユニットが前後に少なくとも１つが配置され、前記上段ユニットの前方ユニットが前記制御装置の外側に引き出されて前記上段ユニットの奥側ユニットがアクセスされるものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記前方ユニットが、前記制御装置の前方および側方の外側に引き出されるものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記前方ユニットが、前記制御装置の前方および側方の外側に引き出されるのに、スライダーとヒンジから構成されるものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記前方ユニットが、前記奥側ユニットよりも軽量であるものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記奥側ユニットが、前記制御装置とヒートシンクを介して配置されているものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記ヒートシンクが、前記制御装置の上部全面に形成されたものである。
また、請求項７に記載の発明は、前記ヒートシンクが、複数の前記奥側ユニットに関して１つで構成されているものである。
また、請求項８に記載の発明は、制御装置とロボットから構成され、作業するロボットシステムであって、作業台の下に前記制御装置が配置されたものである。
また、請求項９に記載の発明は、制御装置とロボットから構成され、作業するロボットシステムであって、ロボット架台の下に前記制御装置が配置されたものである。

本発明によると、作業台の下に制御装置を収納したり、ロボット架台の下に制御装置を設置することで本来デッドスペースである空間に制御盤を置くことができ、ロボットシステムの設置面積を著しく削減できる。
また、このような小型化で小丈化を実現できるように、各ユニットを重量別に、または発熱源別に配置し、前方ユニットの開口構造にすることで、メンテナンス性や盤内温度上昇抑制を損なうことなく各ユニットを立体配置することができる。

制御装置の４面図メンテナンス時の様子を示す図ロボットシステム構成例を示した図奥側ユニットの放熱状況を示した図

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の小型制御装置の正面図（図１（ａ））、上面図（図１（ｂ））、左側面図（図１（ｃ））、右側面図（図１（ｄ））である。図において、制御盤筐体１０１は、500mm(幅)×430mm(奥行き)×500mm(高さ)の寸法で作成され、各ユニット１０２から１０７を盤内に格納している。前面ユニットＡ１０２が制御盤扉から見て前面左上部に配置され、1前面ユニットＢ１０３が前面右側上部に配置され、奥側ユニットＣ１０４が盤奥側左上部に配置され、奥側ユニットＤ１０５が盤奥側中央上部に配置され、1奥側ユニットＥ１０６が盤奥側右上部に配置され、下段大型ユニットＦ１０７が下段に配され構成されている。図からわかるように、大きさの異なるユニットが混載された状態である。
ユニットＡ１０２は制御盤筐体１０１側面に配置されたスライダー１０８に沿って前面に引き出され、ユニットＡ１０２側面の２箇所に配置されたヒンジ１１０により回転される。ヒンジ１１０はスライダー１０８とカンザ１０９により接合されている。また、ユニットＡ１０２は、通常、制御盤筐体１０１に配置された留めネジ１１１で上部から固定されている。また、ユニットＢ１０３は、制御盤筐体１０１側面に配置されたスライダー１１２に沿って前面に引き出され、ユニットＢ１０３側面の２箇所に配置されたヒンジ１１４により回転される。ヒンジ１１４もスライダー１１２とカンザ１１３により接合されており、ユニットＢ１０３は制御盤筐体１０１に配置された留めネジ１１５で上部から固定されている。
このように、ユニットＡ１０２およびユニットＢ１０３は、スライダーおよびヒンジにより制御盤筐体１０１の前面に引き出され、開くように開口する構成によりメンテナンスされるものであり、奥側ユニット１０４〜１０６が制御盤筐体１０１の前面からアクセスすることが可能である。
また、奥側ユニット１０４〜１０６の冷却として、制御盤筐体１０１背面の上段部一面に配置されたヒートシンク１１８を備え、奥側ユニット１０４〜１０６は、ヒートシンク１１８を介して制御盤筐体１０１に固定されている。
また、下段大型ユニットＦ１０７は、制御盤筐体１０１の両側面に配置されたスライダー１１６に沿って制御盤筐体１０１の前面に引き出され、メンテナンスされる。また、下段大型ユニットＦ１０７は、通常、制御盤筐体１０１の側面に配置された留めネジ１１７により固定されている。
次に、奥側ユニット１０４〜１０６をメンテナンスについて詳細に図２（ａ）を用いて説明する。はじめに、前面ユニットＡ１０２を固定している留めネジ１１１を外し、可動状態にする。次に、スライダー１０８に沿って制御盤筐体１０１の外側に前面ユニットＡ１０２を引き出し、制御盤筐体１０１の側面よりも外側に前面ユニットＡ１０２の前側面に備えられたヒンジ１１０を中心にして１８０度回転させることにより、制御盤筐体１０１の前面を開口状態にする。同様に、前面ユニットＢ１０３を動作させると、奥側ユニット１０４〜１０６は制御盤筐体１０１の前面からメンテナンスが可能となる。
尚、盤扉は不図示としたが、当然、制御盤筐体１０１の前方に備えられており、前面ユニット１０２、１０３は、スライダー１０８、１１２に沿って盤扉の幅よりも長く移動して、ヒンジ１１０を中心にして１８０度回転するものである。
また、図２（ｂ）を用いて、下段大型ユニットＦのメンテナンスについて説明する。下段大型ユニットＦ１０７は、はじめに、制御盤筐体１０１の側面に配置された留めネジ１１７を外し、可動状態にする。次に、制御盤筐体１０１の両側面に配置されたスライダー１１６に沿って制御盤筐体１０１の前面に引き出され、メンテナンスされる。
次に、制御盤の用途例について図３を用いて説明する。図３(a)では、作業台３０１の下に小型制御盤３０２を収納し、ロボット架台３０５上に設置されたロボット３０４と小型制御盤３０２がケーブル３０３で接続されている。ロボット３０４は作業台３０１上のワークに対して作業する構成となっている。作業台下の本来デッドスペースである空間に制御盤を置くことで、ロボットシステムの設置面積を著しく削減している。図３(b)では、ロボット３０４の制御盤収納用ロボット架台３０６の下を中空にして、小型制御盤３０２を配置することで、ロボットシステムとして制御盤設置面積を著しく削減している。
図３（ａ）において、ロボット３０４が多関節ロボットで説明したが、この多関節ロボットの高さは、人間が作業することを想定している以上、人間と同等の高さ寸法を有するもので、作業台３０１の作業高さも高くても１ｍを超えることはない。
このように制御盤３０２を作業台３０１の下や制御盤収納用ロボット架台３０６の下に収められるだけの盤高さに低くすることが必要であり、盤高さを低くし、盤自体の容積を小さくする必要が有る。このような盤の小型化のためには、盤内部の大小ある各ユニットの立体的配置が必要不可欠である。立体配置を行うと、メンテナンス性や盤内温度上昇という課題が発生する。
制御盤は工場内粉塵の雰囲気下でも正常動作を維持するためにほとんどの盤が密閉構造(外気と盤内部の遮断)であり、本小型制御盤も密閉構造を前提としている。外気と内気が遮断されているために盤内部が外気よりも高温になり、内部電子部品の劣化の観点から盤内温度上昇にも注意を払う必要がある。
そこで、本発明の制御盤では、各ユニットのうち発熱量の大きいユニット(図１に示す盤奥ユニットＣ１０４、盤奥ユニットＤ１０５、盤奥ユニットＥ１０６)が制御盤筐体の盤奥の制御盤筐体１０１の背面に配置されたヒートシンク１１８上に設置し、図４に示すようにヒートシンク１１８からの放熱により盤内温度上昇を防ぐようユニットを配置する。ヒートシンク１１８は、制御盤筐体１０１の構造部材としての観点からも用いられるように、制御盤筐体１０１の上部全面に配置され、さらに熱伝導率の高いアルミ部材を用いた高さ方向にスリットを備えた厚板構造で形成されている。
また、メンテナンス性向上の観点から盤重量の軽量化も重要である。ヒンジやスライダーの可動部を軽量・小型な構造とするため、前面ユニットＡ１０２や前面ユニットＢ１０３は、可能な限り軽量ユニットで構成している。たとえば、電子機器を搭載した制御部が構成されている。また、奥側ユニット１０４〜１０６は重量ユニットで構成している。例えば、ロボットを動作させる駆動源へのパワー変換素子等を備えた駆動部が構成されている。

１０１制御盤筐体
１０２前面ユニットA
１０３前面ユニットB
１０４奥側ユニットC
１０５奥側ユニットD
１０６奥側ユニットE
１０７下段大型ユニットF
１０８ユニットA用スライダー
１０９ユニットA用カンザ
１１０ユニットA用ヒンジ
１１１ユニットA用留めネジ
１１２ユニットB用スライダー
１１３ユニットB用カンザ
１１４ユニットB用ヒンジ
１１５ユニットB用留めネジ
１１６ユニットF用スライダー
１１７ユニットF用留めネジ
１１８ヒートシンク
３０１作業台
３０２小型制御盤
３０３ケーブル
３０４ロボット
３０５ロボット架台
３０６制御盤収納用ロボット架台

Claims

ロボットを制御する制御装置であって、前記制御装置の内部に上下段にユニットが配置され、さらに上段ユニットが前後に少なくとも１つが配置され、前記上段ユニットの前方ユニットが前記制御装置の外側に引き出されて前記上段ユニットの奥側ユニットがアクセスされることを特徴とする制御装置。
前記前方ユニットは、前記制御装置の前方および側方の外側に引き出されることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
前記前方ユニットは、前記制御装置の前方および側方の外側に引き出されるのに、スライダーとヒンジから構成されることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
前記前方ユニットは、前記奥側ユニットよりも軽量であることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
前記奥側ユニットは、前記制御装置とヒートシンクを介して配置されていることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
前記ヒートシンクは、前記制御装置の上部全面に形成されたことを特徴とする請求項５記載の制御装置。
前記ヒートシンクは、複数の前記奥側ユニットに関して１つで構成されていることを特徴とする請求項５記載の制御装置。
制御装置とロボットから構成され、作業するロボットシステムであって、作業台の下に前記制御装置が配置されたことを特徴とするロボットシステム。
制御装置とロボットから構成され、作業するロボットシステムであって、ロボット架台の下に前記制御装置が配置されたことを特徴とするロボットシステム。