JP2021094618A - モーター駆動システムおよびロボット - Google Patents

モーター駆動システムおよびロボット Download PDF

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Abstract

【課題】小型化および低コスト化を図ることができるモーター駆動システムおよびロボットを提供すること。【解決手段】モーターと、前記モーターの駆動を制御する駆動制御回路と、基準電位に接続された第１電源と、前記第１電源と直列で接続された第２電源と、を有し、前記第１電源の出力電圧である第１電圧と前記第２電源の出力電圧との合算値である第２電圧を前記駆動制御回路に供給する電源装置と、前記第１電圧および前記第２電圧を検出し、検出した前記第１電圧が予め定められた第１設定値以上になるか、または、検出した前記第２電圧が予め定められた第２設定値以上になった場合、前記駆動制御回路への電力の供給を遮断または減少させる監視回路と、を備え、前記監視回路には、前記第１電源と前記第２電源との間から駆動用の電力が供給されることを特徴とするモーター駆動システム。【選択図】図５

Description

本発明は、モーター駆動システムおよびロボットに関するものである。
近年、工場では人件費の高騰や人材不足により、各種ロボットやそのロボット周辺機器によって、人手で行われてきた作業の自動化が加速している。また、ロボットが備えるロボットアームを大型化する場合や、ロボットの駆動速度を速くする場合には、ロボットアームを駆動するモーターに供給する電力を高める必要がある。これを実現するためには、例えば、特許文献１に示すような電源回路を用いることが考えられる。特許文献１の電源回路では、電源を直列に接続して出力する電圧を高めている。
ところで、例えば電源の故障等により、モーターに供給する電圧が過剰に高くなることが想定される。この場合、モーターが故障したり、ロボットアームの速度が過剰に早くなってしまったりするおそれがある。このようなことを防止するために、電源が正常に作動しているかを検出する監視回路が用いられている。監視回路が電源の電圧を検出し、検出した電圧が閾値以上になると、モーターへの電力の供給を停止することができる。このような監視回路の故障電圧は、監視する電源の出力電圧よりも十分に大きい必要がある。
特開昭６２−１４０７９５号公報
しかしながら、前述したように、電源の出力電圧を高めるのに伴い、監視回路の故障電圧も高くする必要があるため、大型の監視回路を使用することとなり、装置全体として大型化および高コスト化を招く。
本発明は、前述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下により実現することが可能である。
本適用例のモーター駆動システムは、モーターと、
前記モーターの駆動を制御する駆動制御回路と、
基準電位に接続された第１電源と、前記第１電源と直列で接続された第２電源と、を有し、前記第１電源の出力電圧である第１電圧と前記第２電源の出力電圧との合算値である第２電圧を前記駆動制御回路に供給する電源装置と、
前記第１電圧および前記第２電圧を検出し、検出した前記第１電圧が予め定められた第１設定値以上になるか、または、検出した前記第２電圧が予め定められた第２設定値以上になった場合、前記駆動制御回路への電力の供給を遮断または減少させる監視回路と、を備え、
前記監視回路には、前記第１電源と前記第２電源との間から駆動用の電力が供給されることを特徴とする。
本適用例のロボットは、ロボットアームと、
前記ロボットアームを駆動するモーターと、
前記モーターの駆動を制御する駆動制御回路と、
基準電位に接続された第１電源と、前記第１電源と直列で接続された第２電源と、を有し、前記第１電源の出力電圧である第１電圧と前記第２電源の出力電圧との合算値である第２電圧を前記駆動制御回路に供給する電源装置と、
前記第１電圧および前記第２電圧を検出し、検出した前記第１電圧が予め定められた第１設定値以上になるか、または、検出した前記第２電圧が予め定められた第２設定値以上になった場合、前記駆動制御回路への電力の供給を遮断または減少させる監視回路と、を備え、
前記監視回路には、前記第１電源と前記第２電源との間から駆動用の電力が供給されることを特徴とする。
本発明のモーター駆動システムの第１実施形態を備えるロボットシステムの概略構成図である。 図１に示すロボットシステムのブロック図である。 図１に示すモーター駆動システムの機能ブロック図である。 図３に示す第１検出回路が備える第１コンパレーターを示す回路図である。 図３に示す第２検出回路が備える第２コンパレーターを示す回路図である。 本発明のモーター駆動システムの第２実施形態が備える電源装置を示す機能ブロック図である。
以下、本発明のモーター駆動システムおよびロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のモーター駆動システムの第１実施形態を備えるロボットシステムの概略構成図である。図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。図３は、図１に示すモーター駆動システムの機能ブロック図である。図４は、図３に示す第１検出回路が備える第１コンパレーターを示す回路図である。図５は、図３に示す第２検出回路が備える第２コンパレーターを示す回路図である。
また、図１では、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を図示している。また、以下では、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向」とも言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向」とも言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」とも言う。また、以下では、図示された各矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」と言う。また、ｚ軸回りの方向およびｚ軸に平行な軸回りの方向を「ｕ方向」とも言う。
また、以下では、説明の便宜上、図１中の＋ｚ軸方向、すなわち、上側を「上」または「上方」、−ｚ軸方向、すなわち、下側を「下」または「下方」とも言う。また、ロボットアーム２０については、図１中の基台２１側を「基端」、その反対側、すなわち、エンドエフェクター７側を「先端」と言う。また、図１中のｚ軸方向、すなわち、上下方向を「鉛直方向」とし、ｘ軸方向およびｙ軸方向、すなわち、左右方向を「水平方向」とする。
図１および図２に示すロボットシステム１００は、例えば、電子部品および電子機器等のワークの保持、搬送、組立ておよび検査等の作業で用いられる装置である。ロボットシステム１００は、ロボット２と、ロボット２に対して動作プログラムを教示する教示装置３と、を備える。また、ロボット２と教示装置３とは、有線または無線により通信可能とされ、その通信は、インターネットのようなネットワークを介してなされてもよい。
また、ロボット２には、モーター駆動システム１０が内蔵されている。図３に示すように、モーター駆動システム１０は、後述するモーター２５１、モーター２６１、モーター２７１およびモーター２８１と、電源装置４と、監視回路６と、を備える。
まず、ロボット２について説明する。
ロボット２は、図示の構成では、水平多関節ロボット、すなわち、スカラロボットである。図１および図２に示すように、ロボット２は、基台２１と、基台２１に接続されたロボットアーム２０と、力検出部５と、エンドエフェクター７と、これら各部の作動を制御する制御装置８と、を有する。
基台２１は、ロボットアーム２０を支持する部分である。基台２１には、後述する制御装置８が内蔵されている。また、基台２１の任意の部分には、ロボット座標系の原点が設定されている。なお、図１に示すｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、ロボット座標系の軸である。
ロボットアーム２０は、第１アーム２２と、第２アーム２３と、作業ヘッドである第３アーム２４と、を備えている。また、基台２１と第１アーム２２との連結部分、第１アーム２２と第２アーム２３との連結部分および第２アーム２３と第３アーム２４との連結部分を関節とも言う。
なお、ロボット２は、図示の構成に限定されず、アームの数は、１つまたは２つであってもよく、４つ以上であってもよい。
また、ロボット２は、第１アーム２２を基台２１に対して回転させる駆動ユニット２５と、第２アーム２３を第１アーム２２に対して回転させる駆動ユニット２６と、第３アーム２４のシャフト２４１を第２アーム２３に対して回転させるｕ駆動ユニット２７と、シャフト２４１を第２アーム２３に対してｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８と、を備えている。
図１および図２に示すように、駆動ユニット２５は、第１アーム２２の筐体２２０内に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２５１と、ブレーキ２５２と、モーター２５１の駆動力を減速する図示しない減速機と、モーター２５１または減速機の回転軸の回転角度を検出するエンコーダー２５３とを有している。
駆動ユニット２６は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２６１と、ブレーキ２６２と、モーター２６１の駆動力を減速する図示しない減速機と、モーター２６１または減速機の回転軸の回転角度を検出するエンコーダー２６３とを有している。
ｕ駆動ユニット２７は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２７１と、ブレーキ２７２と、モーター２７１の駆動力を減速する図示しない減速機と、モーター２７１または減速機の回転軸の回転角度を検出するエンコーダー２７３とを有している。
ｚ駆動ユニット２８は、第２アーム２３の筐体２３０に内蔵されており、駆動力を発生するモーター２８１と、ブレーキ２８２と、モーター２８１の駆動力を減速する図示しない減速機と、モーター２８１または減速機の回転軸の回転角度を検出するエンコーダー２８３とを有している。
モーター２５１、モーター２６１、モーター２７１およびモーター２８１としては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターを用いることができる。また、減速機としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等を用いることができる。
ブレーキ２５２、ブレーキ２６２、ブレーキ２７２およびブレーキ２８２は、ロボットアーム２０を減速させる機能を有する。具体的には、ブレーキ２５２は、第１アーム２２の動作速度を減速させ、ブレーキ２６２は、第２アーム２３の動作速度を減速させ、ブレーキ２７２は、第３アーム２４のｕ方向の動作速度を減速させ、ブレーキ２８２は、第３アーム２４のｚ軸方向の動作速度を減速させる。
ブレーキ２５２、ブレーキ２６２、ブレーキ２７２およびブレーキ２８２としては、電磁ブレーキ、機械式ブレーキ、油圧式ブレーキ、空圧式ブレーキ等が挙げられる。
駆動ユニット２５は、モータードライバーである駆動制御回路２５Ａに接続されている。駆動制御回路２５Ａは、後述する電源装置４からの通電条件に応じて駆動ユニット２５、すなわち、モーター２５１の作動を制御する。
駆動ユニット２６は、モータードライバーである駆動制御回路２６Ａに接続されている。駆動制御回路２６Ａは、後述する電源装置４からの通電条件に応じて駆動ユニット２６、すなわち、モーター２６１の作動を制御する。
ｕ駆動ユニット２７は、モータードライバーである駆動制御回路２７Ａに接続されている。駆動制御回路２７Ａは、後述する電源装置４からの通電条件に応じてｕ駆動ユニット２７、すなわち、モーター２７１の作動を制御する。
ｚ駆動ユニット２８は、モータードライバーである駆動制御回路２８Ａに接続されている。駆動制御回路２８Ａは、後述する電源装置４からの通電条件に応じてｚ駆動ユニット２８、すなわち、モーター２８１の作動を制御する。
基台２１は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台２１の上端部には第１アーム２２が連結されている。第１アーム２２は、基台２１に対して鉛直方向に沿う第１軸Ｏ１回りに回転可能となっている。第１アーム２２を回転させる駆動ユニット２５が駆動すると、第１アーム２２が基台２１に対して第１軸Ｏ１回りに水平面内で回転する。また、エンコーダー２５３により、基台２１に対する第１アーム２２の回転量が検出できるようになっている。
また、第１アーム２２の先端部には、第２アーム２３が連結されている。第２アーム２３は、第１アーム２２に対して鉛直方向に沿う第２軸Ｏ２回りに回転可能となっている。第１軸Ｏ１の軸方向と第２軸Ｏ２の軸方向とは同一である。すなわち、第２軸Ｏ２は、第１軸Ｏ１と平行である。第２アーム２３を回転させる駆動ユニット２６が駆動すると、第２アーム２３が第１アーム２２に対して第２軸Ｏ２回りに水平面内で回転する。また、エンコーダー２６３により、第１アーム２２に対する第２アーム２３の駆動量、具体的には、回転量が検出できるようになっている。
また、第２アーム２３の先端部には、第３アーム２４が設置、支持されている。第３アーム２４は、シャフト２４１を有している。シャフト２４１は、第２アーム２３に対して、鉛直方向に沿う第３軸Ｏ３回りに回転可能であり、かつ、上下方向に移動可能となっている。このシャフト２４１は、ロボットアーム２０の最も先端のアームである。
シャフト２４１を回転させるｕ駆動ユニット２７が駆動すると、シャフト２４１は、ｚ軸回りに回転する。また、エンコーダー２７３により、第２アーム２３に対するシャフト２４１の回転量が検出できるようになっている。
また、シャフト２４１をｚ軸方向に移動させるｚ駆動ユニット２８が駆動すると、シャフト２４１は、上下方向、すなわち、ｚ軸方向に移動する。また、エンコーダー２８３により、第２アーム２３に対するシャフト２４１のｚ軸方向の移動量が検出できるようになっている。
また、シャフト２４１の下端部には、各種のエンドエフェクターが着脱可能に連結される。エンドエフェクターとしては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するもの、検査に使用するもの等が挙げられる。本実施形態では、エンドエフェクター７が着脱可能に連結される。
なお、エンドエフェクター７は、本実施形態では、ロボット２の構成要素になっていてもよく、なっていなくてもよい。
図１に示すように、力検出部５は、ロボット２に加わる力、すなわち、ロボットアーム２０および基台２１に加わる力を検出するものである。力検出部５は、本実施形態では、基台２１の下方、すなわち、−ｚ軸側に設けられており、基台２１を下方から支持している。
なお、力検出部５の設置位置は、上記に限定されず、例えば、シャフト２４１の下端部や、各関節部分であってもよい。
力検出部５は、例えば、水晶等の圧電体で構成され、外力を受けると電荷を出力する複数の素子を有する構成とすることができる。また、制御装置８は、この電荷量に応じて、ロボットアーム２０が受けた外力に関する値に変換することができる。また、このような圧電体であると、設置する向きに応じて、外力を受けた際に電荷を発生させることができる向きを調整可能である。
次に、制御装置８について説明する。
図１に示すように、制御装置８は、本実施形態では、基台２１に内蔵されている。また、図２に示すように、制御装置８は、ロボット２の駆動を制御する機能を有し、前述したロボット２の各部と電気的に接続されている。制御装置８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８１と、記憶部８２と、通信部８３と、を有する。これらの各部は、例えばバスを介して相互に通信可能に接続されている。
ＣＰＵ８１は、記憶部８２に記憶されている各種プログラム等を読み出し、実行する。ＣＰＵ８１で生成された指令信号は、通信部８３を介してロボット２の各部に送信される。これにより、ロボットアーム２０が所定の作業を所定の条件で実行することができる。
記憶部８２は、ＣＰＵ８１が実行可能な各種プログラム等を保存する。記憶部８２としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等が挙げられる。
通信部８３は、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等の外部インターフェースを用いてロボット２の各部および教示装置３との間でそれぞれ信号の送受信を行う。
次に、教示装置３について説明する。
図２に示すように、教示装置３は、ロボット２に対して動作プログラムを指定する機能を有する。具体的には、教示装置３は、ロボットアーム２０の位置、姿勢を制御装置８に入力する。
図２に示すように、教示装置３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、記憶部３２と、通信部３３と、表示部３４とを有する。教示装置３としては、特に限定されず、例えば、タブレット、パソコン、スマートフォン等が挙げられる。
ＣＰＵ３１は、記憶部３２に記憶されている各種プログラム等を読み出し、実行する。ＣＰＵ３１で生成された指令信号は、通信部３３を介してロボット２の制御装置８に送信される。これにより、ロボットアーム２０が所定の作業を所定の条件で実行することができる。
記憶部３２は、ＣＰＵ３１が実行可能な各種プログラム等を保存する。記憶部３２としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリー、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリー、着脱式の外部記憶装置等が挙げられる。
通信部３３は、例えば有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ等の外部インターフェースを用いて制御装置８との間で信号の送受信を行う。
表示部３４は、各種ディスプレイで構成されている。本実施形態では、一例としてタッチパネル式、すなわち、表示部３４が表示機能と入力操作機能とを備える構成として説明する。
ただし、このような構成に限定されず、別途、入力操作部を備える構成であってもよい。この場合、入力操作部は、例えば、マウス、キーボード等が挙げられる。また、タッチパネルと、マウス、キーボードを併用する構成であってもよい。
次に、図２および図３を用いて、モーター駆動システムについて説明する。
モーター駆動システム１０は、モーター２５１〜モーター２８１と、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａと、電源装置４と、監視回路６と、を備える。
図３に示すように、電源装置４は、制御装置８によって作動を制御される交流電源４１と、第１コンバーター４２と、第２コンバーター４３と、を有する。第１コンバーター４２および第２コンバーター４３は、ＡＣ／ＤＣコンバーターであり、交流電源４１が出力した交流電流を直流電流に変換して、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａに供給する。第１コンバーター４２および第２コンバーター４３は、直列で接続されている。これにより、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａに出力する電力を増大させることができる。よって、ロボットアーム２０が比較的高重量である場合や、ロボットアーム２０を比較的高速で作動させる場合等に有利である。
また、第１コンバーター４２は、基準電位、すなわち、グランド電位に接続されている。第１コンバーター４２のグランド電位からの電位差は、第１コンバーター４２が出力する第１電圧である電圧Ｖ１とする。また、第２コンバーター４３のグランド電位からの電位差は、第１コンバーター４２の電圧Ｖ１と、第２コンバーター４３が出力する出力電圧との合算値であり、この合算値を第２電圧である電圧Ｖ２とする。このように、電圧Ｖ２が駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａに供給される。
また、交流電源４１と第１コンバーター４２によって第１電源４Ａが構成され、交流電源４１と第２コンバーター４３によって第２電源４Ｂが構成される。これら第１電源４Ａおよび第２電源４Ｂは、直列で接続されている。
なお、第１コンバーター４２および第２コンバーター４３は、本実施形態では、ＡＣ／ＤＣコンバーターであるが、交流電源４１に代えて直流電源を用いた場合、ＤＣ／ＤＣコンバーターであってもよい。
図３に示すように、監視回路６は、第１検出回路６１と、第２検出回路６２と、スイッチ６３と、切替回路６４と、を有する、この監視回路６は、電圧Ｖ１および電圧Ｖ２を監視し、これらが設定値以上になった場合、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａへの電力の供給を減少、好ましくは遮断する機能を有する。
第１検出回路６１は、図４に示すように、第１コンパレーター６１１を有する。第１コンパレーター６１１は、駆動用に入力される電圧の他に入力された２つの電圧値を比較し、その比較結果に基づいた信号を出力する。図４に示すように、第１コンパレーター６１１には、検出用の電圧Ｖ１と、予め設定された第１設定値Ｖ１’が供給される。なお、第１コンパレーター６１１には、駆動用の電圧として電圧Ｖ１が供給される。
また、図４に示すように、検出用の電圧Ｖ２は、抵抗素子Ｒ１１および抵抗素子Ｒ１２によって降圧されて第１コンパレーター６１１に入力される。一方、第１設定値Ｖ１’に対応する電圧、すなわち、駆動用として供給された電圧Ｖ１も、抵抗素子Ｒ１３および抵抗素子Ｒ１４によって降圧、調整されて第１コンパレーター６１１に入力される。なお、電圧Ｖ１と第１設定値Ｖ１’との降圧比は、同じである。
また、第１コンパレーター６１１は、電圧Ｖ１と第１設定値Ｖ１’とを比較し、その比較結果に対応する電圧を出力する。そして、出力された電圧がＡ／Ｄ変換されて図３に示す切替回路６４に入力される。
第２検出回路６２は、図５に示すように、第２コンパレーター６２１を有する。第２コンパレーター６２１は、駆動用に入力される電圧の他に入力された２つの電圧値を比較し、その比較結果に基づいた信号を出力する。図５に示すように、第２コンパレーター６２１には、検出用の電圧Ｖ２と、予め設定された第２設定値Ｖ２’が供給される。なお、第２コンパレーター６２１には、駆動用の電圧として電圧Ｖ１が供給される。
また、図５に示すように、検出用の電圧Ｖ２は、抵抗素子Ｒ２１および抵抗素子Ｒ２２によって降圧されて第２コンパレーター６２１に入力される。一方、第２設定値Ｖ２’に対応する電圧、すなわち、駆動用として供給された電圧Ｖ１も、抵抗素子Ｒ２３および抵抗素子Ｒ２４によって降圧、調整されて第２コンパレーター６２１に入力される。なお、電圧Ｖ２と第２設定値Ｖ２’との降圧比は、同じである。
また、第２コンパレーター６２１は、電圧Ｖ２と第２設定値Ｖ２’とを比較し、その比較結果に対応する電圧を出力する。そして、出力された電圧がＡ／Ｄ変換されて図３に示す切替回路６４に入力される。
また、第２電源４Ｂと駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａとの間には、通電、遮断状態を切り替えるスイッチ６３が設けられている。スイッチ６３は、切替回路６４によりＯＮ、ＯＦＦが切り替えられる。スイッチ６３は、例えば、切替回路６４からの通電条件が変更されることにより駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａへの通電、遮断を切り替える半導体スイッチで構成される。
切替回路６４は、少なくとも１つのプロセッサーを有し、スイッチ６３への通電条件を変更することにより、スイッチのＯＮ、ＯＦＦを切り替える。また、切替回路６４は、第１検出回路６１および第２検出回路６２の検出結果に基づいて、スイッチ６３を切り替える信号を出力する。具体的には、第１コンパレーター６１１からＶ１≧Ｖ１’である旨の信号を受信した場合、または、第２コンパレーター６２１からＶ２≧Ｖ２’である旨の信号を受信した場合に、スイッチ６３をＯＦＦに切り替えて、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａへの通電を遮断する。これにより、モーター２５１〜モーター２８１を停止させることができる。
なお、第１設定値Ｖ１’および第２設定値Ｖ２’は、第１電源４Ａおよび第２電源４Ｂの出力電圧に応じて設定された値であり、この値を超えた場合、第１電源４Ａおよび第２電源４Ｂが何らかの原因により故障したと見做せるよう設定された値である。このため、モーター駆動システム１０では、例えば第１電源４Ａおよび第２電源４Ｂの異常により出力電圧が過剰に高くなったとしても、その電圧がそのまま駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａに供給されるのを防止または抑制することができる。よって、安全性を高めることができる。
ここで、第１検出回路６１および第２検出回路６２は、第１電源４Ａおよび第２電源４Ｂの異常により出力電圧が高まったとしても、その出力電圧で構成部品が絶縁破壊されてしまうのを防止する必要がある。すなわち、第１検出回路６１および第２検出回路６２の故障電圧を高める必要がある。単に故障電圧を高めるには、例えば絶縁部品を大型化すればよいが、それでは第１検出回路６１および第２検出回路６２の大型化を招いてしまい、さらに高コスト化を招いてしまう。これを鑑みて、本発明では、前述したように、第１検出回路６１および第２検出回路６２を、電源装置４が出力する電圧Ｖ２よりも小さい電圧Ｖ１で駆動し、かつ、第１検出回路６１および第２検出回路６２を用いて、第１電源４Ａの電圧Ｖ１と、電源装置４が出力する電圧Ｖ２の双方を監視する構成とした。また、第１検出回路６１および第２検出回路６２を駆動するための電圧と、第１設定値Ｖ１’および第２設定値Ｖ２’とは、相関関係にある。このため、第１検出回路６１および第２検出回路６２を電圧Ｖ１で駆動する、すなわち、第１電源４Ａおよび第２電源４Ｂの間から駆動用の電力を供給することにより、第１設定値Ｖ１’および第２設定値Ｖ２’を比較的小さくすることができる。よって、それに伴い、検出する電圧Ｖ１および電圧Ｖ２の降圧率を高めることができる。その結果、比較的小さい絶縁部品を用いたとしても比較的高い電圧に耐えることができる。以上より、本発明によれば、小型化および低コスト化を図ることができる。
なお、監視回路６は、制御装置８と同じボードに搭載されていてもよく、異なるボードに搭載されていてもよい。すなわち、監視回路６は、制御装置８に含まれていてもよく、監視装置として、制御装置８とは異なる位置に設けられていてもよい。
また、前述したように、監視回路６は、第１電圧である電圧Ｖ１を検出する第１検出回路６１と、第２電圧である電圧Ｖ２を検出する第２検出回路６２と、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａへの通電と、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａへの電力の遮断とを切り替えるスイッチ６３と、第１検出回路６１および第２検出回路６２の検出結果に基づいて、スイッチ６３を切り替える信号を出力する切替回路６４と、を有する。これにより、電源装置４の出力電圧が過剰に高くなったとしても、その電圧がそのまま駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａに供給されるのを防止または抑制することができる。よって、安全性を高めることができる。
なお、スイッチ６３の切り替え操作によって、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａの通電、遮断状態を切り替える構成に限定されず、例えば、他の回路に逃がす構成であってもよい。この場合であっても、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａに過剰な電力が供給されるのを防止または抑制することができる。
また、モーター駆動システム１０では、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａに対し、一括して通電、遮断状態を切り替える構成であるが、本発明ではこれに限定されず、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａのうちの少なくとも１つに対して通電、遮断状態を切り替える構成であってもよい。
また、第１電源４Ａおよび第２電源４Ｂは、二次電池等の電池により構成されていてもよい。
また、第１検出回路６１は、第１電圧である電圧Ｖ１および第１設定値Ｖ１’を比較する第１コンパレーター６１１を有し、第２検出回路６２は、第２電圧である電圧Ｖ２および第２設定値Ｖ２’を比較する第２コンパレーター６２１を有する。これにより、第１電源４Ａの電圧Ｖ１と、電源装置４が出力する電圧Ｖ２の双方が正常値であるか否かを監視することができる。
また、第１コンパレーター６１１および第２コンパレーター６２１には、それぞれ、第１電源４Ａと第２電源４Ｂとの間から駆動用の電力が供給される。これにより、上記効果をより確実に発揮することができる。
また、図示はしないが、モーター駆動システム１０は、電源装置４を冷却する冷却部を備える。冷却部としては、送風により冷却するファンや、ペルチェ素子等が挙げられる。また、冷却部は、第２電源４Ｂよりも負荷率の高い第１電源４Ａを優先的に冷却するのが好ましい。具体的には、第１電源４Ａに対し第２電源４Ｂと反対側に配置され、第１電源４Ａを優先的に冷却するのが好ましい。これにより、効率よく電源装置４を冷却することができる。
このように、モーター駆動システム１０は、第１電源４Ａに対し第２電源４Ｂと反対側に配置された冷却部を備える。これにより、効率よく電源装置４を冷却することができる。
以上説明したように、モーター駆動システム１０は、モーター２５１〜モーター２８１と、モーター２５１〜モーター２８１の駆動を制御する駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａと、基準電位に接続された第１電源４Ａと、第１電源４Ａと直列で接続された第２電源４Ｂと、を有し、第１電源４Ａの出力電圧である第１電圧としての電圧Ｖ１と第２電源４Ｂの出力電圧との合算値である第２電圧である電圧Ｖ２を駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａに供給する電源装置４と、電圧Ｖ１および電圧Ｖ２を検出し、検出した電圧Ｖ１が予め定められた第１設定値Ｖ１’以上になるか、または、検出した電圧Ｖ２が予め定められた第２設定値Ｖ２’以上になった場合、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａへの電力の供給を遮断または減少させる監視回路６と、を備える。また、監視回路６には、第１電源４Ａと第２電源４Ｂとの間から駆動用の電力が供給される。これにより、比較的小さい絶縁部品を用いたとしても比較的高い電圧に耐えることができる。よって、モーター駆動システム１０の小型化および低コスト化を図ることができる。
また、ロボット２は、ロボットアーム２０と、モーター駆動システム１０と、を備える。すなわち、ロボット２は、ロボットアーム２０と、ロボットアーム２０を駆動するモーター２５１〜モーター２８１と、モーター２５１〜モーター２８１の駆動を制御する駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａと、基準電位に接続された第１電源４Ａと、第１電源４Ａと直列で接続された第２電源４Ｂと、を有し、第１電源４Ａの出力電圧である第１電圧としての電圧Ｖ１と第２電源４Ｂの出力電圧との合算値である第２電圧である電圧Ｖ２を駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａに供給する電源装置４と、電圧Ｖ１および電圧Ｖ２を検出し、検出した電圧Ｖ１が予め定められた第１設定値Ｖ１’以上になるか、または、検出した電圧Ｖ２が予め定められた第２設定値Ｖ２’以上になった場合、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａへの電力の供給を遮断または減少させる監視回路６と、を備える。また、監視回路６には、第１電源４Ａと第２電源４Ｂとの間から駆動用の電力が供給される。これにより、比較的小さい絶縁部品を用いたとしても比較的高い電圧に耐えることができる。よって、モーター駆動システム１０の小型化および低コスト化を図ることができる。
また、第１検出回路６１および第２検出回路６２の検出結果に基づいて、ＯＮ、ＯＦＦを切り替えるスイッチ６３によって、駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａへの通電と遮断とを切り替える構成の代わりに、通電する回路を変更する構成でもよい。すなわち、スイッチ６３は、検出した電圧Ｖ１が予め定められた第１設定値Ｖ１’未満か、または、検出した電圧Ｖ２が予め定められた第２設定値Ｖ２’未満である場合、第１抵抗値Ｒ１である第１抵抗を有する第１回路を通電させ、検出した電圧Ｖ１が予め定められた第１設定値Ｖ１’以上になるか、または、検出した電圧Ｖ２が予め定められた第２設定値Ｖ２’以上になる場合、第１抵抗値Ｒ１よりも大きい第２抵抗値Ｒ２である第２抵抗を有する第２回路を通電させるように切り替える構成であってもよい。この場合、第２回路を通電したときの駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａへ供給される電力は、第１回路を通電したときの駆動制御回路２５Ａ〜駆動制御回路２８Ａへ供給される電力と比較して、減少させることができる。
＜第２実施形態＞
図６は、本発明のモーター駆動システムの第２実施形態が備える電源装置を示す機能ブロック図である。
以下、本発明のモーター駆動システムおよびロボットの第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図６に示すように、電源装置４は、第１コンバーター４２および第２コンバーター４３に加え、第３コンバーター４４と、第４コンバーター４５と、を有する。第１コンバーター４２〜第４コンバーター４５は、直列接続されている。第１コンバーター４２と第２コンバーター４３との間に、第３コンバーター４４と第４コンバーター４５とが設けられており、基準電位側から、第１コンバーター４２、第３コンバーター４４、第４コンバーター４５および第２コンバーター４３の順で電位が高くなっている。
また、第３コンバーター４４と交流電源４１とにより、第３電源４Ｃが構成され、第４コンバーター４５と交流電源４１とにより、第４電源４Ｄが構成される。
また、第１コンバーター４２と第３コンバーター４４との間から監視回路６の駆動用の電圧が供給される。これにより、電源が３つ以上あったとしても、可及的に監視回路６の駆動用の電圧を小さくすることができる。よって、モーター駆動システム１０の小型化および低コスト化を図ることができる。
このように、本実施形態のモーター駆動システム１０は、第１電源４Ａと第２電源４Ｂとの間に直列で接続された第３電源４Ｃを備え、監視回路６には、第１電源４Ａと第３電源４Ｃとの間から駆動用の電力が供給される。これにより、可及的に監視回路６の駆動用の電圧を小さくすることができる。よって、モーター駆動システム１０の小型化および低コスト化を図ることができる。
以上、本発明のモーター駆動システムおよびロボットを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明のモーター駆動システムおよびロボットには、それぞれ他の任意の構成物が付加されていてもよい。
２…ロボット、３…教示装置、４…電源装置、４Ａ…第１電源、４Ｂ…第２電源、４Ｃ…第３電源、４Ｄ…第４電源、５…力検出部、６…監視回路、７…エンドエフェクター、８…制御装置、１０…モーター駆動システム、２０…ロボットアーム、２１…基台、２２…第１アーム、２３…第２アーム、２４…第３アーム、２５…駆動ユニット、２５Ａ…駆動制御回路、２６…駆動ユニット、２６Ａ…駆動制御回路、２７…ｕ駆動ユニット、２７Ａ…駆動制御回路、２８…ｚ駆動ユニット、２８Ａ…駆動制御回路、３１…ＣＰＵ、３２…記憶部、３３…通信部、３４…表示部、４１…交流電源、４２…第１コンバーター、４３…第２コンバーター、４４…第３コンバーター、４５…第４コンバーター、６１…第１検出回路、６２…第２検出回路、６３…スイッチ、６４…切替回路、８１…ＣＰＵ、８２…記憶部、８３…通信部、１００…ロボットシステム、２２０…筐体、２３０…筐体、２４１…シャフト、２５１…モーター、２５２…ブレーキ、２５３…エンコーダー、２６１…モーター、２６２…ブレーキ、２６３…エンコーダー、２７１…モーター、２７２…ブレーキ、２７３…エンコーダー、２８１…モーター、２８２…ブレーキ、２８３…エンコーダー、６１１…第１コンパレーター、６２１…第２コンパレーター、Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、Ｏ３…第３軸、Ｒ１１…抵抗素子、Ｒ１２…抵抗素子、Ｒ１３…抵抗素子、Ｒ１４…抵抗素子、Ｒ２１…抵抗素子、Ｒ２２…抵抗素子、Ｒ２３…抵抗素子、Ｒ２４…抵抗素子、Ｖ１…電圧、Ｖ１’…第１設定値、Ｖ２…電圧、Ｖ２’…第２設定値

Claims (7)

  1. モーターと、
    前記モーターの駆動を制御する駆動制御回路と、
    基準電位に接続された第１電源と、前記第１電源と直列で接続された第２電源と、を有し、前記第１電源の出力電圧である第１電圧と前記第２電源の出力電圧との合算値である第２電圧を前記駆動制御回路に供給する電源装置と、
    前記第１電圧および前記第２電圧を検出し、検出した前記第１電圧が予め定められた第１設定値以上になるか、または、検出した前記第２電圧が予め定められた第２設定値以上になった場合、前記駆動制御回路への電力の供給を遮断または減少させる監視回路と、を備え、
    前記監視回路には、前記第１電源と前記第２電源との間から駆動用の電力が供給されることを特徴とするモーター駆動システム。
  2. 前記監視回路は、前記第１電圧を検出する第１検出回路と、前記第２電圧を検出する第２検出回路と、前記駆動制御回路への通電と前記駆動制御回路への電力の遮断とを切り替えるスイッチと、前記第１検出回路および前記第２検出回路の検出結果に基づいて、前記スイッチを切り替える信号を出力する切替回路と、を有する請求項１に記載のモーター駆動システム。
  3. 前記第１検出回路は、前記第１電圧および前記第１設定値を比較する第１コンパレーターを有し、
    前記第２検出回路は、前記第２電圧および前記第２設定値を比較する第２コンパレーターを有する請求項２に記載のモーター駆動システム。
  4. 前記第１コンパレーターおよび前記第２コンパレーターには、それぞれ、前記第１電源と前記第２電源との間から駆動用の電力が供給される請求項３に記載のモーター駆動システム。
  5. 前記第１電源と前記第２電源との間に直列で接続された第３電源を備え、
    前記監視回路には、前記第１電源と前記第３電源との間から駆動用の電力が供給される請求項１ないし４のいずれか１項に記載のモーター駆動システム。
  6. 前記第１電源に対し前記第２電源と反対側に配置された冷却部を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載のモーター駆動システム。
  7. ロボットアームと、
    前記ロボットアームを駆動するモーターと、
    前記モーターの駆動を制御する駆動制御回路と、
    基準電位に接続された第１電源と、前記第１電源と直列で接続された第２電源と、を有し、前記第１電源の出力電圧である第１電圧と前記第２電源の出力電圧との合算値である第２電圧を前記駆動制御回路に供給する電源装置と、
    前記第１電圧および前記第２電圧を検出し、検出した前記第１電圧が予め定められた第１設定値以上になるか、または、検出した前記第２電圧が予め定められた第２設定値以上になった場合、前記駆動制御回路への電力の供給を遮断または減少させる監視回路と、を備え、
    前記監視回路には、前記第１電源と前記第２電源との間から駆動用の電力が供給されることを特徴とするロボット。
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