JP2021164287A - 制御装置、およびロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の動作に不具合が生じることを抑制できる構造を有する制御装置およびロボットシステムを提供する。【解決手段】ロボットシステム１の制御装置１０は、回路基板２０と、回路基板を内部に収容する筐体１１と、回路基板に接続され、筐体の内部から筐体の外部に延びるシールドケーブル４０と、回路基板に取り付けられた電子部品３０と、を備える。シールドケーブルは、電子部品に電気的に接続された導線４０ｂと、導線を覆うシールド部４０ｃと、を有する。回路基板は、第１グランド部２１と、回路基板において第１グランド部と絶縁されて配置された第２グランド部２２と、を有する。電子部品は、第１グランド部に電気的に接続されている。シールド部は、第２グランド部に電気的に接続されて接地されている。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置、およびロボットシステムに関する。

回路基板と、回路基板を内部に収容する筐体と、回路基板に接続され、筐体の内部から筐体の外部に延びるケーブルと、回路基板に取り付けられた電子部品と、を備える制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、そのような制御装置として、車載用インバータ装置が記載されている。

特開２０１１−１３５７０５号公報

上記のような制御装置では、制御装置の内部から外部に延びるケーブルに対して、他の機器等から放射される電磁ノイズが印加される場合がある。この場合、ケーブルに印加された電磁ノイズがケーブルから回路基板内に流れる信号に重畳し、電子部品の動作に不具合が生じる虞がある。これに対して、特許文献１のインバータ装置では、電磁ノイズによる影響を低減するために、グランドに対してコンデンサを接続する構成を採用している。しかし、この構成では、ケーブルからグランドに直接的に流れる電磁ノイズを十分に抑制することができないため、グランドの電位が不安定になり、電子部品の動作に不具合が生じる虞があった。

本発明は、上記事情に鑑みて、電子部品の動作に不具合が生じることを抑制できる構造を有する制御装置、およびロボットシステムを提供することを目的の一つとする。

本発明の制御装置の一つの態様は、回路基板と、前記回路基板を内部に収容する筐体と、前記回路基板に接続され、前記筐体の内部から前記筐体の外部に延びるシールドケーブルと、前記回路基板に取り付けられた電子部品と、を備える。前記シールドケーブルは、前記電子部品に電気的に接続された導線と、前記導線を覆うシールド部と、を有する。前記回路基板は、第１グランド部と、前記回路基板において前記第１グランド部と絶縁されて配置された第２グランド部と、を有する。前記電子部品は、前記第１グランド部に電気的に接続されている。前記シールド部は、前記第２グランド部に電気的に接続されて接地されている。

本発明のロボットシステムの一つの態様は、上記の制御装置と、前記制御装置によって制御されるアクチュエータと、を備える。

本発明の一つの態様によれば、制御装置、およびロボットシステムにおいて、電子部品の動作に不具合が生じることを抑制できる。これにより、ロボットシステムが誤動作を起こすことを抑制できる。

図１は、本実施形態のロボットシステムを模式的に示す概略構成図であって、シールドケーブルに筐体の外部から印加された電磁ノイズが流れる経路を示す図である。 図２は、本実施形態のロボットシステムを模式的に示す概略構成図であって、シールドケーブルに筐体の内部から印加された電磁ノイズが流れる経路を示す図である。 図３は、本実施形態の回路基板とシールドケーブルとの接続構造を示す断面図である。 図４は、本実施形態の変形例におけるロボットシステムを模式的に示す概略構成図である。

図１および図２に示すように、本実施形態のロボットシステム１は、アクチュエータ２と、制御装置１０と、を備える。アクチュエータ２は、制御装置１０によって制御される。アクチュエータ２の構造は、特に限定されない。アクチュエータ２は、例えば、図示しないロボットアームを駆動する。なお、アクチュエータ２が駆動する対象は、特に限定されない。

制御装置１０は、筐体１１と、回路基板２０と、電子部品３０と、シールドケーブル４０と、フィルタ素子５０と、電源装置６０と、を備える。筐体１１は、回路基板２０、電子部品３０、フィルタ素子５０、および電源装置６０を内部に収容する。筐体１１は、金属製である。筐体１１は、アースＥに接続されて接地されている。

本実施形態において回路基板２０は、多層のプリント基板である。以下の説明においては、回路基板２０において各層が積層される方向を「上下方向」と呼び、各図においてＺ軸で示す。Ｚ軸の正の側（＋Ｚ側）を「上側」と呼び、Ｚ軸の負の側（−Ｚ側）を「下側」と呼ぶ。なお、上下方向、上側、および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

回路基板２０は、第１グランド部２１と、第２グランド部２２と、プリント配線２３，２４と、を有する。第１グランド部２１および第２グランド部２２は、例えば、金属で構成された膜状である。第１グランド部２１を構成する金属および第２グランド部２２を構成する金属は、例えば、銅である。本実施形態において第１グランド部２１と第２グランド部２２とは、多層の回路基板２０において互いに異なる層に設けられている。

第１グランド部２１は、例えば、回路基板２０の複数の層のうち最も上側に位置する層よりも下側に位置する層に設けられている。第１グランド部２１は、例えば、いわゆるベタパターンである。第１グランド部２１の電位は、電源装置６０の負極端子の電位が基準電位となっている。

第２グランド部２２は、例えば、最も上側の層の表面２０ａに設けられている。第２グランド部２２は、例えば、表面２０ａに設けられた配線パターンである。第２グランド部２２は、回路基板２０において第１グランド部２１と絶縁されて配置されている。つまり、第１グランド部２１と第２グランド部２２とは回路基板２０上において互いに電気的に接続されていない。言い換えれば、回路基板２０は、第１グランド部２１と第２グランド部２２とを電気的に接続する部分を有しない。なお、本明細書において「第２グランド部が回路基板において第１グランド部と絶縁されて配置されている」とは、回路基板のみを見たときに第１グランド部と第２グランド部とが絶縁されて配置されていればよい。

本実施形態において第２グランド部２２は、第１接続部２２ａと、第２接続部２２ｂと、を有する。第１接続部２２ａは、シールドケーブル４０の後述するシールド部４０ｃが接続された部分である。第２接続部２２ｂは、筐体１１に接続された部分である。第２接続部２２ｂが筐体１１に接続されることで、第２グランド部２２は、筐体１１に接続されて接地されている。第２接続部２２ｂと筐体１１との接続方法は、特に限定されない。第２接続部２２ｂと筐体１１とは、配線を介して接続されてもよいし、回路基板２０と筐体１１とを固定するネジを介して接続されてもよい。第２接続部２２ｂは、例えば、回路基板２０の表面２０ａ上の外周縁部に設けられている。本実施形態において第１接続部２２ａと第２接続部２２ｂとは、フィルタ素子５０を介して接続されている。

プリント配線２３およびプリント配線２４は、回路基板２０の表面２０ａに設けられている。プリント配線２３は、シールドケーブル４０の後述する導線４０ｂと電子部品３０とを電気的に接続している。プリント配線２４は、電源装置６０と電子部品３０とを電気的に接続している。図３に示すように、プリント配線２３は、例えば、複数設けられている。

回路基板２０の表面２０ａには、メスコネクタ２５が取り付けられている。メスコネクタ２５は、ケース２５ａと、フランジ部２５ｅと、保持部２５ｂと、複数のメス端子２５ｃと、を有する。ケース２５ａとフランジ部２５ｅとのそれぞれは、例えば、同一の単一部材の一部である。ケース２５ａおよびフランジ部２５ｅは、例えば、金属製である。ケース２５ａは、上下方向の両側に開口する筒状である。ケース２５ａは、例えば、矩形筒状である。

フランジ部２５ｅは、ケース２５ａの下側の端部から、ケース２５ａの中心軸を中心とする径方向の外側に突出している。フランジ部２５ｅは、複数のネジ部材２５ｈによって回路基板２０に固定されている。ネジ部材２５ｈは、回路基板２０の表面２０ａのうち第１接続部２２ａが設けられた部分に締め込まれている。ネジ部材２５ｈは、第１接続部２２ａに電気的に接続されている。ネジ部材２５ｈのネジ頭部２５ｊは、フランジ部２５ｅの上面に接触している。これにより、ネジ部材２５ｈは、フランジ部２５ｅに電気的に接続されている。ネジ頭部２５ｊは、ネジ頭部２５ｊの上側の端部から下側に窪む雌ネジ穴２５ｋを有する。

フランジ部２５ｅと回路基板２０との上下方向の間には、スペーサ２５ｇが設けられている。スペーサ２５ｇは、例えば、上下方向の両側に開口する筒状である。スペーサ２５ｇは、例えば、金属製である。スペーサ２５ｇの内部には、ネジ部材２５ｈが通されている。スペーサ２５ｇの下端は、回路基板２０の表面２０ａに設けられた第１接続部２２ａに接触している。スペーサ２５ｇの上端は、フランジ部２５ｅの下面に接触している。本実施形態においては、ネジ部材２５ｈおよびスペーサ２５ｇを介して、フランジ部２５ｅが第１接続部２２ａに電気的に接続されている。これにより、ケース２５ａは、フランジ部２５ｅを介して、第１グランド部２１に電気的に接続されている。

保持部２５ｂは、例えば、ケース２５ａの内部に嵌め合わされて固定されている。保持部２５ｂは、絶縁体である。保持部２５ｂは、例えば、樹脂製である。保持部２５ｂは、保持部２５ｂの上側の面から下側に窪む複数の凹部２５ｄを有する。

複数のメス端子２５ｃは、複数の凹部２５ｄのそれぞれの内部に配置されている。メス端子２５ｃは、一対の板バネ部２５ｆと、接続端子部２５ｉと、を有する。一対の板バネ部２５ｆは、上下方向と直交する方向に対向して配置されている。一対の板バネ部２５ｆ同士の間には、後述するオス端子４５ｃが挟まれている。

接続端子部２５ｉは、凹部２５ｄの底部を貫通して保持部２５ｂよりも下側に突出している。接続端子部２５ｉは、回路基板２０に接続されている。接続端子部２５ｉは、回路基板２０の表面２０ａに設けられたプリント配線２３に電気的に接続されている。これにより、メス端子２５ｃは、プリント配線２３を介して電子部品３０に電気的に接続されている。複数のメス端子２５ｃのそれぞれにおける接続端子部２５ｉは、複数のプリント配線２３のそれぞれに電気的に接続されている。

図１および図２に示すように、電子部品３０は、回路基板２０に取り付けられている。電子部品３０は、例えば、アクチュエータ２を制御する集積回路である。電子部品３０は、第１グランド部２１に電気的に接続されている。電子部品３０の接地端子は、例えば、ビアホールを介して第１グランド部２１に電気的に接続されている。電子部品３０は、プリント配線２３およびシールドケーブル４０を介して、アクチュエータ２に電気的に接続されている。

フィルタ素子５０は、回路基板２０に取り付けられている。フィルタ素子５０は、例えば、回路基板２０の表面２０ａに取り付けられている。本実施形態においてフィルタ素子５０は、ハイパスフィルタである。つまり、フィルタ素子５０は、所定の値以上の周波数を有する電流に対してはインピーダンスが小さくなり、所定の値よりも低い周波数を有する電流に対してはインピーダンスが大きくなる。これにより、フィルタ素子５０は、所定の値以上の周波数を有する電流を通過させる一方で、所定の値よりも低い周波数を有する電流を遮断する。所定の値は、例えば、数百ＭＨｚ程度である。

本実施形態において電源装置６０は、筐体１１の内部に収容されている。電源装置６０は、電源装置本体６１と、配線６２と、を有する。本実施形態において電源装置本体６１は、筐体１１の内部に位置する。電源装置本体６１の接地端子は、筐体１１に電気的に接続されて接地されている。配線６２は、電源装置本体６１に接続されている。配線６２は、筐体１１の外部から筐体１１の内部に延びている。配線６２は、例えば、複数設けられている。

電源装置本体６１は、回路基板２０に接続された電源コネクタ６３、およびプリント配線２４を介して、回路基板２０に取り付けられた電子部品３０に電気的に接続されている。電子部品３０には、電源装置６０から電力が供給される。電源装置本体６１の負極端子は、電源コネクタ６３の負極端子を介して第１グランド部２１に電気的に接続されている。これにより、第１グランド部２１の電位は、電源装置６０の負極端子の電位が基準電位となっている。電源コネクタ６３の負極端子は、例えば、ビアホールを介して第１グランド部２１に電気的に接続されている。電源装置本体６１の負極端子は、電源装置本体６１の接地端子と絶縁されている。これにより、電源装置本体６１の負極端子および第１グランド部２１は、筐体１１およびアースＥと絶縁されている。

シールドケーブル４０は、筐体１１の内部に収容された回路基板２０に接続されている。シールドケーブル４０は、筐体１１の内部から筐体１１の外部に延びている。本実施形態においてシールドケーブル４０は、筐体１１の外部においてアクチュエータ２に接続されている。つまり、本実施形態においてシールドケーブル４０は、回路基板２０とアクチュエータ２とを接続している。シールドケーブル４０は、例えば、第１ケーブル４１と、第２ケーブル４２と、を有する。第１ケーブル４１と第２ケーブル４２とは、互いに接続されてシールドケーブル４０を構成している。

第１ケーブル４１は、筐体１１の外部に位置する。第１ケーブル４１は、アクチュエータ２に接続されている。第１ケーブル４１は、第１ケーブル本体４１ａと、コネクタ４３と、を有する。第１ケーブル本体４１ａの一端は、アクチュエータ２に接続されている。第１ケーブル本体４１ａの他端には、コネクタ４３が設けられている。コネクタ４３は、後述するコネクタ４４と接続されている。

第１ケーブル本体４１ａは、第１導線４１ｂと、第１シールド部４１ｃと、第１被覆部４１ｄと、を有する。第１導線４１ｂは、アクチュエータ２に電気的に接続されている。第１導線４１ｂは、アクチュエータ２からコネクタ４３まで延びて、後述する第２導線４２ｂに電気的に接続されている。第１導線４１ｂは、例えば、ビニール線である。図示は省略するが、第１導線４１ｂは、例えば、複数設けられている。

第１シールド部４１ｃは、第１導線４１ｂが延びる方向に沿って、アクチュエータ２からコネクタ４３まで延びる管状である。第１シールド部４１ｃの内部には、第１導線４１ｂが通されている。第１シールド部４１ｃは、第１導線４１ｂの外側を全周に亘って囲んでいる。つまり、第１シールド部４１ｃは、第１導線４１ｂを覆っている。第１シールド部４１ｃは、金属製である。第１シールド部４１ｃを構成する材料は、例えば、アルミニウムである。第１シールド部４１ｃは、コネクタ４３に電気的に接続されている。

第１被覆部４１ｄは、第１導線４１ｂが延びる方向に沿って、アクチュエータ２からコネクタ４３まで延びる管状である。第１被覆部４１ｄの内部には、第１シールド部４１ｃおよび第１導線４１ｂが通されている。第１被覆部４１ｄは、第１シールド部４１ｃの外側を全周に亘って囲んでいる。つまり、第１被覆部４１ｄは、第１シールド部４１ｃを覆っている。第１被覆部４１ｄは、絶縁体である。第１被覆部４１ｄを構成する材料は、例えば、ポリ塩化ビニルである。

第２ケーブル４２は、筐体１１の内部に位置する。第２ケーブル４２は、回路基板２０に接続されている。第２ケーブル４２は、第２ケーブル本体４２ａと、コネクタ４４と、オスコネクタ４５と、を有する。第２ケーブル本体４２ａの一端には、コネクタ４４が設けられている。コネクタ４４は、例えば、筐体１１に固定されている。コネクタ４４は、筐体１１に電気的に接続されている。コネクタ４４は、コネクタ４３に接続されている。第２ケーブル本体４２ａは、コネクタ４３およびコネクタ４４を介して第１ケーブル本体４１ａに接続されている。

第２ケーブル本体４２ａの他端には、オスコネクタ４５が設けられている。図３に示すように、オスコネクタ４５は、メスコネクタ２５に接続されている。第２ケーブル本体４２ａは、オスコネクタ４５およびメスコネクタ２５を介して、回路基板２０に接続されている。

オスコネクタ４５は、ケース４５ａと、保持部４５ｂと、フランジ部４５ｅと、複数のオス端子４５ｃと、固定金具４５ｄと、を有する。本実施形態においてケース４５ａとフランジ部４５ｅとのそれぞれは、例えば、同一の単一部材の一部である。ケース４５ａおよびフランジ部４５ｅは、例えば、金属製である。ケース４５ａは、下側に開口する筒状である。ケース４５ａは、例えば、矩形筒状である。ケース４５ａの下側の端部における内部には、メスコネクタ２５のケース２５ａが嵌め合わされている。ケース４５ａの内周面は、ケース２５ａの外周面と接触している。これにより、ケース４５ａとケース２５ａとは、互いに電気的に接続されている。したがって、ケース４５ａは、メスコネクタ２５を介して、第２グランド部２２に電気的に接続されている。保持部４５ｂは、例えば、ケース４５ａの内部に嵌め合わされて固定されている。保持部４５ｂは、絶縁体である。保持部４５ｂは、例えば、樹脂製である。

フランジ部４５ｅは、ケース４５ａの下側部分の外周面から、ケース４５ａの中心軸を中心とする径方向の外側に突出している。フランジ部４５ｅは、ボルト４５ｈを介して、ネジ部材２５ｈのネジ頭部２５ｊに固定されている。ボルト４５ｈは、ネジ頭部２５ｊに設けられた雌ネジ穴２５ｋに締め込まれている。フランジ部４５ｅは、ネジ部材２５ｈとフランジ部２５ｅとスペーサ２５ｇとを介して、第１接続部２２ａに電気的に接続されている。また、フランジ部４５ｅは、ネジ部材２５ｈのみを介しても、第１接続部２２ａに電気的に接続されている。これらにより、ケース４５ａは、フランジ部４５ｅおよびメスコネクタ２５を介して、第２グランド部２２に電気的に接続されている。

複数のオス端子４５ｃは、ケース４５ａの内部に位置する。複数のオス端子４５ｃは、例えば、ケース４５ａの内部に固定された保持部４５ｂによって保持されている。オス端子４５ｃは、例えば、保持部４５ｂを上下方向に貫通している。オス端子４５ｃは、上下方向に延びる棒状である。オス端子４５ｃの上端には、後述する第２導線４２ｂが電気的に接続されている。オス端子４５ｃと第２導線４２ｂとは、例えば、はんだにより接続されている。

複数のオス端子４５ｃは、メスコネクタ２５の凹部２５ｄの内部にそれぞれ挿入されている。オス端子４５ｃは、凹部２５ｄの内部において一対の板バネ部２５ｆによって挟み込まれている。これにより、複数のオス端子４５ｃのそれぞれは、複数のメス端子２５ｃのそれぞれに電気的に接続されている。複数のオス端子４５ｃは、複数のメス端子２５ｃのそれぞれを介して、複数のプリント配線２３のそれぞれに電気的に接続されている。

固定金具４５ｄは、ケース４５ａの内部に位置する。固定金具４５ｄは、ケース４５ａの内側面に固定されている。固定金具４５ｄは、ケース４５ａの内側面との間で、第２ケーブル本体４２ａを挟んでいる。第２ケーブル本体４２ａは、固定金具４５ｄによって、ケース４５ａの内側面に固定されている。

なお、コネクタ４３とコネクタ４４との接続構造は、オスコネクタ４５とメスコネクタ２５との接続構造と同様であってもよい。この場合、コネクタ４３がオスコネクタでコネクタ４４がメスコネクタであってもよいし、コネクタ４３がメスコネクタでコネクタ４４がオスコネクタであってもよい。

第２ケーブル本体４２ａは、第２導線４２ｂと、第２シールド部４２ｃと、第２被覆部４２ｄと、を有する。図１および図２に示すように、第２導線４２ｂは、コネクタ４４からオスコネクタ４５まで延びている。第２導線４２ｂは、コネクタ４３およびコネクタ４４を介して、第１導線４１ｂに電気的に接続されている。本実施形態においては、第１導線４１ｂと第２導線４２ｂとによって、導線４０ｂが構成されている。つまり、シールドケーブル４０は、導線４０ｂを有する。

第２導線４２ｂは、例えば、ビニール線である。図３に示すように、第２導線４２ｂは、例えば、複数設けられている。複数の第２導線４２ｂは、複数のオス端子４５ｃの上側の端部にそれぞれ電気的に接続されている。第２導線４２ｂは、オス端子４５ｃ、メス端子２５ｃ、およびプリント配線２３を介して、電子部品３０に電気的に接続されている。これにより、導線４０ｂは、電子部品３０に電気的に接続されている。

図１および図２に示すように、第２シールド部４２ｃは、第２導線４２ｂが延びる方向に沿って、コネクタ４４からオスコネクタ４５まで延びる管状である。第２シールド部４２ｃの内部には、第２導線４２ｂが通されている。第２シールド部４２ｃは、第２導線４２ｂの外側を全周に亘って囲んでいる。つまり、第２シールド部４２ｃは、第２導線４２ｂを覆っている。第２シールド部４２ｃは、金属製である。第２シールド部４２ｃを構成する材料は、例えば、アルミニウムである。第２シールド部４２ｃは、コネクタ４４およびオスコネクタ４５に電気的に接続されている。

本実施形態においては、第１シールド部４１ｃと第２シールド部４２ｃとによって、導線４０ｂを覆うシールド部４０ｃが構成されている。つまり、シールドケーブル４０は、シールド部４０ｃを有する。シールド部４０ｃは、コネクタ４３およびコネクタ４４を介して、筐体１１に電気的に接続されている。本実施形態においてコネクタ４３およびコネクタ４４は、シールドケーブル４０のうち筐体１１の壁部を貫通する部分である。つまり、本実施形態においてシールド部４０ｃは、筐体１１のうちシールドケーブル４０が貫通する部分に電気的に接続されている。

図３に示すように、第２シールド部４２ｃのうちオスコネクタ４５に繋がる側の端部は、オスコネクタ４５のケース４５ａ内に挿入されている。第２シールド部４２ｃは、固定金具４５ｄによってケース４５ａの内側面に固定されている。これにより、第２シールド部４２ｃは、ケース４５ａに電気的に接続されている。第２シールド部４２ｃは、オスコネクタ４５およびメスコネクタ２５を介して、第１接続部２２ａに電気的に接続されている。これにより、シールド部４０ｃは、第２グランド部２２に電気的に接続されて接地されている。

図１および図２に示すように、第２被覆部４２ｄは、第２導線４２ｂが延びる方向に沿って、コネクタ４４からオスコネクタ４５まで延びる管状である。第２被覆部４２ｄの内部には、第２シールド部４２ｃおよび第２導線４２ｂが通されている。第２被覆部４２ｄは、第２シールド部４２ｃの外側を全周に亘って囲んでいる。つまり、第２被覆部４２ｄは、第２シールド部４２ｃを覆っている。図３に示すように、第２被覆部４２ｄは、例えば、オスコネクタ４５のケース４５ａの内部には挿入されていない。第２被覆部４２ｄは、例えば、第２シールド部４２ｃのうちケース４５ａの内部に挿入された部分を除いて、第２シールド部４２ｃの全体を覆っている。第２被覆部４２ｄは、絶縁体である。第２被覆部４２ｄを構成する材料は、例えば、ポリ塩化ビニルである。

制御装置１０には、シールドケーブル４０を介して、アクチュエータ２と互いに信号を入出力する。本実施形態においてアクチュエータ２からの信号は、導線４０ｂおよびプリント配線２３を介して電子部品３０に入力される。制御装置１０は、アクチュエータ２を制御する。本実施形態において電子部品３０からの信号は、プリント配線２３および導線４０ｂを介してアクチュエータ２に入力される。

例えば、シールドケーブル４０には、図１に示す電磁ノイズＥＮ１と、図２に示す電磁ノイズＥＮ２と、が印加される場合がある。図１に示すように、電磁ノイズＥＮ１は、筐体１１の外部においてシールドケーブル４０に印加される。本実施形態において電磁ノイズＥＮ１は、第１ケーブル４１に印加される。図２に示すように、電磁ノイズＥＮ２は、筐体１１の内部においてシールドケーブル４０に印加される。本実施形態において電磁ノイズＥＮ２は、第２ケーブル４２に印加される。電磁ノイズＥＮ２は、電源装置６０の配線６２に筐体１１の外部において印加される。配線６２に印加された電磁ノイズＥＮ２の少なくとも一部は、筐体１１の内部において配線６２から放射されて、第２ケーブル４２に印加される。

なお、電源装置本体６１の内部には、図示しないノイズフィルタが内蔵されている。そのため、電源装置本体６１の接地端子と負極端子とが絶縁されている場合、配線６２に印加された電磁ノイズＥＮ２は、電源装置本体６１の内部に設けられたノイズフィルタによって除去される。これにより、電源装置本体６１から電源コネクタ６３まで延びる配線には電磁ノイズＥＮ２が印加されない。一方、筐体１１の外部から電源装置本体６１まで延びる配線６２には、筐体１１の外部から内部まで電磁ノイズＥＮ２が印加された状態となるため、配線６２のうち筐体１１の内部に位置する部分から電磁ノイズＥＮ２が放射されて第２ケーブル４２に印加される場合がある。

これらの電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２が仮に第１グランド部２１に流れる場合、第１グランド部２１の電位が不安定になり、導線４０ｂから電子部品３０に送られる信号の電位と第１グランド部２１の電位との電位差が不安定になる場合がある。この場合、電子部品３０が意図しない電圧の信号を受け取る場合がある。そのため、電子部品３０がアクチュエータ２からの信号を誤って受け取り、電子部品３０が誤動作を起こす等、電子部品３０の動作に不具合が生じる虞がある。また、電子部品３０が誤動作を起こす等の不具合に起因して、ロボットシステム１が誤動作を起こす虞もある。また、電子部品３０に過電圧が加えられることにより、電子部品３０に不具合が生じる虞もある。

これに対して、本実施形態によれば、回路基板２０は、第１グランド部２１と、回路基板２０において第１グランド部２１と絶縁されて配置された第２グランド部２２と、を有する。電子部品３０は、第１グランド部２１に電気的に接続されている。シールドケーブル４０のシールド部４０ｃは、第２グランド部２２に電気的に接続されて接地されている。ここで、シールドケーブル４０に印加される電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２は、シールド部４０ｃを流れる。そのため、シールドケーブル４０に印加された電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２は、回路基板２０において第１グランド部２１と絶縁されて配置された第２グランド部２２に流れる。これにより、シールドケーブル４０に印加された電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２が第１グランド部２１に直接的に流れることを抑制できる。したがって、第１グランド部２１の電位が不安定になることを抑制できる。そのため、電子部品３０の動作に不具合が生じることを抑制できる。また、ロボットシステム１が誤動作を起こすことも抑制できる。また、電子部品３０に過電圧が加えられることを抑制でき、電子部品３０に不具合が生じることを抑制できる。第２グランド部２２に流れた電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２は、アースＥへと逃がされる。

また、本実施形態によれば、第２グランド部２２は、筐体１１に接続されて接地されている。そのため、例えば第２グランド部２２をアースＥに直接的に繋ぐような場合に比べて、第２グランド部２２を接地することが容易である。シールド部４０ｃから第２グランド部２２に流れた電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２は、筐体１１を介してアースＥに逃がされる。

また、例えば、第２グランド部２２が筐体１１に２箇所以上で電気的に接続されている場合等には、第２グランド部２２と筐体１１との間で電流が流れる閉回路が生じる虞がある。この場合、閉回路を流れる電流によって電磁ノイズが発生する虞がある。

これに対して、本実施形態によれば、第２グランド部２２は、シールド部４０ｃが接続された第１接続部２２ａと、筐体１１に接続された第２接続部２２ｂと、を有する。第１接続部２２ａと第２接続部２２ｂとは、フィルタ素子５０を介して接続されている。そのため、第１接続部２２ａと第２接続部２２ｂとの間を流れようとする電流のうち、特定の周波数を有する電流を、フィルタ素子５０によって遮断することができる。これにより、特定の周波数を有する電流が第２グランド部２２と筐体１１との間で循環することを抑制できる。したがって、閉回路が生じている場合であっても、閉回路に電流が流れることを抑制でき、閉回路を流れる電流によって電磁ノイズが生じることを抑制できる。

また、本実施形態の電子部品３０等の電子部品に不具合を生じさせるノイズは、比較的高い周波数の電界または磁界である。そのため、比較的高い周波数を有する電磁ノイズが電子部品３０に印加された場合に、電子部品３０の動作に不具合が生じやすい。これにより、ロボットシステム１が誤動作を起こしやすい。ここで、例えば、フィルタ素子５０によって遮断する電流が比較的高い周波数を有する電流である場合には、比較的高い周波数を有する電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２がフィルタ素子５０で遮断されやすい。フィルタ素子５０で遮断された電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２は、回路基板２０上の電子部品３０に印加される虞がある。そのため、比較的高い周波数を有する電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２によって電子部品３０の動作に不具合が生じやすくなる虞がある。これにより、ロボットシステム１が誤動作を起こしやすくなる虞がある。なお、電子部品３０の動作に不具合を生じさせやすい電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２の周波数は、例えば、１００ＭＨｚ以上、数百ＭＨｚ以下程度である。

これに対して、本実施形態によれば、フィルタ素子５０は、ハイパスフィルタである。そのため、第１接続部２２ａと第２接続部２２ｂとの間で、比較的高い周波数を有する電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２を通過させやすい。これにより、シールド部４０ｃから第２グランド部２２に印加された電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２を好適に筐体１１へと逃がすことができる。したがって、第２グランド部２２に印加された電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２が回路基板２０上の電子部品３０に印加されることを抑制できる。そのため、電子部品３０の動作に不具合が生じることをより抑制できる。また、ロボットシステム１が誤動作を起こすことをより抑制できる。

以上のように本実施形態によれば、フィルタ素子５０を設けることで、制御装置１０において生じやすい周波数帯以外の周波数帯の電流が第２グランド部２２と筐体１１との間で流れることを抑制できるため、制御装置１０において電磁ノイズが生じることを抑制できる。また、一方で、制御装置１０において生じやすい周波数帯の電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２については、フィルタ素子５０を通過させやすくすることで、電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２を第２グランド部２２から筐体１１へと好適に逃がして制御装置１０の耐ノイズ性能を向上できる。このように、本実施形態によれば、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ）性能が悪化することを抑制しつつ、ＥＭＳ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）性能を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、シールド部４０ｃは、筐体１１のうちシールドケーブル４０が貫通する部分に電気的に接続されている。そのため、シールドケーブル４０に印加された電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２を、シールド部４０ｃから第２グランド部２２を介さずに筐体１１に流すこともできる。これにより、電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２を筐体１１に逃がす経路を多くすることができる。したがって、電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２をアースＥに逃がしやすくでき、シールドケーブル４０に印加された電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２によって電子部品３０の動作に不具合が生じることをより抑制できる。

図１に示すように、本実施形態において電磁ノイズＥＮ１がアースＥに流れる経路は、第１経路Ｒ１と第２経路Ｒ２との２つを含む。第１経路Ｒ１は、第１ケーブル４１に印加された電磁ノイズＥＮ１が第２ケーブル４２を介して第２グランド部２２に流れ、第２グランド部２２から筐体１１を介してアースＥに流れる経路である。本実施形態の第１経路Ｒ１において電磁ノイズＥＮ１は、第１シールド部４１ｃと、コネクタ４３と、コネクタ４４と、第２シールド部４２ｃと、オスコネクタ４５と、メスコネクタ２５と、第１接続部２２ａと、フィルタ素子５０と、第２接続部２２ｂと、筐体１１とをこの順に流れて、アースＥに流れる。

第２経路Ｒ２は、第１ケーブル４１に印加された電磁ノイズＥＮ１が、コネクタ４３を介してコネクタ４４に流れ、コネクタ４４から筐体１１を介してアースＥに流れる経路である。本実施形態の第２経路Ｒ２において電磁ノイズＥＮ１は、第１シールド部４１ｃと、コネクタ４３と、コネクタ４４と、筐体１１とをこの順に流れて、アースＥに流れる。

図２に示すように、本実施形態において電磁ノイズＥＮ２がアースＥに流れる経路は、第３経路Ｒ３と第４経路Ｒ４との２つを含む。第３経路Ｒ３は、第２ケーブル４２に印加された電磁ノイズＥＮ２が、第２グランド部２２に流れ、第２グランド部２２から筐体１１を介してアースＥに流れる経路である。本実施形態の第３経路Ｒ３において電磁ノイズＥＮ２は、第２シールド部４２ｃと、オスコネクタ４５と、メスコネクタ２５と、第１接続部２２ａと、フィルタ素子５０と、第２接続部２２ｂと、筐体１１とをこの順に流れて、アースＥに流れる。

第４経路Ｒ４は、第２ケーブル４２に印加された電磁ノイズＥＮ２が、コネクタ４４から筐体１１に流れて、アースＥに流れる経路である。本実施形態の第４経路Ｒ４において電磁ノイズＥＮ２は、第２シールド部４２ｃと、コネクタ４４と、筐体１１とをこの順に流れて、アースＥに流れる。

また、シールド部４０ｃが筐体１１のうちシールドケーブル４０が貫通する部分に電気的に接続される場合、第２グランド部２２は、第２接続部２２ｂが接続される筐体１１の部分と、シールドケーブル４０が貫通する筐体１１の部分との２箇所において、筐体１１に電気的に接続される。そのため、上述した第２グランド部２２と筐体１１との間で電流が流れる閉回路が生じやすい。しかし、上述したように、フィルタ素子５０を設けることで、閉回路に電流が流れることを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、電源装置６０は、筐体１１の内部に位置する電源装置本体６１と、電源装置本体６１に接続され、筐体１１の外部から筐体１１の内部に延びる配線６２と、を有する。そのため、上述したように、配線６２のうち筐体１１の内部に位置する部分から放射された電磁ノイズＥＮ２がシールドケーブル４０に印加されやすい。つまり、シールドケーブル４０に印加される電磁ノイズが多くなりやすい。これに対して、本実施形態によれば、上述したように、シールドケーブル４０に電磁ノイズＥＮ１，ＥＮ２が印加されても、電子部品３０の動作に不具合が生じることを抑制できる。このように、電子部品３０の動作に不具合が生じることを抑制できる効果は、筐体１１の外部から筐体１１の内部に延びる配線６２を有する電源装置６０が設けられている場合に、より有用に得られる。

本発明は上述の実施形態に限られず、本発明の技術的思想の範囲内において、他の構成を採用することもできる。第２グランド部は、接地されていれば、筐体に接続されていなくてもよい。この場合、第２グランド部は、直接的にアースに接続されてもよい。第１グランド部と第２グランド部とは、多層の回路基板において同じ層に設けられてもよい。第１グランド部と第２グランド部とは、回路基板において互いに絶縁されていれば、どのように配置されていてもよい。第２グランド部は、複数設けられてもよい。

フィルタ素子の構成は、特に限定されない。フィルタ素子は、例えば、ローパスフィルタであってもよい。フィルタ素子は、設けられなくてもよい。この場合、第２グランド部において第１接続部と第２接続部とは直接的に接続される。

上述した実施形態では、シールドケーブル４０は、２本のケーブルが接続された構成としたが、これに限られない。シールドケーブルは、１本のケーブルから構成されてもよい。この場合、例えば、導線およびシールド部も、それぞれ１本の導線および１本のシールド部から構成される。シールドケーブルは、コネクタを介さずに、直接的に回路基板に接続されてもよい。シールド部は、筐体のうちシールドケーブルが貫通する部分に電気的に接続されなくてもよい。シールド部は、筐体に直接的に接続されなくてもよい。シールド部は、コネクタを介さずに、直接的に第２グランド部に接続されてもよい。シールドケーブルは、複数設けられてもよい。この場合、複数のシールドケーブルにおけるシールド部は、１つの第２グランド部に電気的に接続されてもよいし、異なる第２グランド部にそれぞれ電気的に接続されてもよい。上述した実施形態においてオス端子４５ｃは、設けられなくてもよい。この場合、導線４０ｂの導体部がメス端子２５ｃの板バネ部２５ｆによって挟まれて、導線４０ｂとメス端子２５ｃとが電気的に接続されてもよい。また、導線４０ｂの導体部がプリント配線２３に直接はんだ付けされていてもよい。また、メスコネクタ２５のケース２５ａおよびオスコネクタ４５のケース４５ａは、樹脂等の絶縁体であってもよい。この場合において、シールド部４０ｃは、ケース２５ａ，４５ａを介さずに、第２グランド部２２に電気的に接続されてもよい。

電子部品の種類は、特に限定されず、集積回路以外の電子部品であってもよい。電子部品は、例えば、マイクロコンピュータ、インバータ、トランジスタ等であってもよい。電子部品は、複数設けられてもよい。電源装置は、設けられなくてもよい。電源装置は、図４に示すロボットシステム１０１の電源装置１６０のような構成であってもよい。

図４に示すように、ロボットシステム１０１の制御装置１１０において、電源装置１６０は、電源装置本体１６１と、配線１６２と、を有する。電源装置本体１６１は、筐体１１の外部に位置する。電源装置本体１６１は、例えば、ＡＣアダプタである。配線１６２は、電源装置本体１６１から筐体１１の内部に延びて、電源コネクタ１６３に接続されている。電源コネクタ１６３は、回路基板２０上に接続されている。電源コネクタ１６３の端子は、回路基板２０上に取り付けられたノイズフィルタ１７０に接続されている。ノイズフィルタ１７０の接地端子は、電源コネクタ１６３を介してアースＥと電気的に接続されている。ノイズフィルタ１７０は、プリント配線１２４を介して電子部品３０に電気的に接続されている。電源装置本体１６１は、配線１６２、電源コネクタ１６３、ノイズフィルタ１７０、およびプリント配線１２４を介して、電子部品３０に電気的に接続されている。ノイズフィルタ１７０の負極端子は、第１グランド部２１に電気的に接続されている。

本発明が適用されたロボットシステムは、複数のアクチュエータを備えていてもよい。本発明が適用された制御装置の用途は、特に限定されない。制御装置は、ロボットシステム以外の機器に搭載されてもよい。制御装置は、車両に搭載されてもよい。以上、本明細書において説明した構成および方法は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１，１０１…ロボットシステム、２…アクチュエータ、１０，１１０…制御装置、１１…筐体、２０…回路基板、２１…第１グランド部、２２…第２グランド部、２２ａ…第１接続部、２２ｂ…第２接続部、３０…電子部品、４０…シールドケーブル、４０ｂ…導線、４０ｃ…シールド部、５０…フィルタ素子、６０，１６０…電源装置、６１，１６１…電源装置本体、６２，１６２…配線

Claims (7)

1. 回路基板と、
   前記回路基板を内部に収容する筐体と、
   前記回路基板に接続され、前記筐体の内部から前記筐体の外部に延びるシールドケーブルと、
   前記回路基板に取り付けられた電子部品と、
   を備え、
   前記シールドケーブルは、
   前記電子部品に電気的に接続された導線と、
   前記導線を覆うシールド部と、
   を有し、
   前記回路基板は、
   第１グランド部と、
   前記回路基板において前記第１グランド部と絶縁されて配置された第２グランド部と、
   を有し、
   前記電子部品は、前記第１グランド部に電気的に接続され、
   前記シールド部は、前記第２グランド部に電気的に接続されて接地されている、制御装置。
2. 前記第２グランド部は、前記筐体に接続されて接地されている、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記回路基板に取り付けられたフィルタ素子をさらに備え、
   前記第２グランド部は、
   前記シールド部が接続された第１接続部と、
   前記筐体に接続された第２接続部と、
   を有し、
   前記第１接続部と前記第２接続部とは、前記フィルタ素子を介して接続されている、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記フィルタ素子は、ハイパスフィルタである、請求項３に記載の制御装置。
5. 前記シールド部は、前記筐体のうち前記シールドケーブルが貫通する部分に電気的に接続されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記筐体の内部に収容された電源装置をさらに備え、
   前記電源装置は、
   電源装置本体と、
   前記電源装置本体に接続され、前記筐体の外部から前記筐体の内部に延びる配線と、
   を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置と、
   前記制御装置によって制御されるアクチュエータと、
   を備える、ロボットシステム。

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