JP2023111739A - ロボットコントローラーおよびロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】各部をそれぞれに適した条件で冷却することのできるロボットコントローラーおよびロボットシステムを提供すること。【解決手段】ロボットコントローラーは、吸気口と、前記吸気口と繋がり前記吸気口から供給される気体が流れる流路と、を有しているケースと、ロボットの動作を制御する制御基板と、前記流路内に配置され、前記ロボットが備えるモーターの駆動を制御する駆動回路基板と、前記流路内であって前記駆動回路基板の上流側に配置され、前記制御基板に電力を供給する電源回路基板と、前記流路内であって前記駆動回路基板と前記電源回路基板との間に配置されているファンと、を有している。【選択図】図５

Description

本発明は、ロボットコントローラーおよびロボットシステムに関する。

例えば、特許文献１に記載されているロボットコントローラーは、ケース本体と、ケース本体に収容されている電源基板、パワー回路基板および回生抵抗と、ケース本体に配置されているファンと、を有している。

特開２０１５－１３６７８０号公報

しかしながら、このようなロボットコントローラーでは、電源基板とパワー回路基板とがケース本体内の同じ空間に並んで配置されている。そのため、これらが同じような冷却条件となってしまい、各部をそれぞれに適した条件で冷却することが困難である。

本発明のロボットコントローラーは、吸気口と、前記吸気口と繋がり前記吸気口から供給される気体が流れる流路と、を有しているケースと、
ロボットの動作を制御する制御基板と、
前記流路内に配置され、前記ロボットが備えるモーターの駆動を制御する駆動回路基板と、
前記流路内であって前記駆動回路基板の上流側に配置され、前記制御基板に電力を供給する電源回路基板と、
前記流路内であって前記駆動回路基板と前記電源回路基板との間に配置されているファンと、を有している。

本発明のロボットシステムは、モーターを備えるロボットと、
前記ロボットに接続され、前記モーターの駆動を制御するロボットコントローラーと、を有し、
前記ロボットコントローラーは、吸気口と、前記吸気口と繋がり前記吸気口から供給される気体が流れる流路と、を有しているケースと、
前記ロボットの動作を制御する制御基板と、
前記流路内に配置され、前記モーターの駆動を制御する駆動回路基板と、
前記流路内であって前記駆動回路基板の上流側に配置され、前記制御基板に電力を供給する電源回路基板と、
前記流路内であって前記駆動回路基板と前記電源回路基板との間に配置されているファンと、を有している。

第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成図である。 ロボットコントローラーを示す斜視図である。 ロボットコントローラーの配置の一例を示す斜視図である。 ロボットシステムのブロック図である。 ロボットコントローラーの内部を示す断面図である。 ケース本体からカバー部材を取り外した状態を示す断面図である。 ロボットコントローラーの変形例を示す断面図である。 第２実施形態に係るロボットコントローラーの内部を示す断面図である。 ケース本体からカバー部材を取り外した状態を示す断面図である。 第３実施形態に係るロボットコントローラーの内部を示す断面図である。

以下、本発明のロボットコントローラーおよびロボットシステム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、第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成図である。図２は、ロボットコントローラーを示す斜視図である。図３は、ロボットコントローラーの配置の一例を示す斜視図である。図４は、ロボットシステムのブロック図である。図５は、ロボットコントローラーの内部を示す断面図である。図６は、ケース本体からカバー部材を取り外した状態を示す断面図である。図７は、ロボットコントローラーの変形例を示す断面図である。

なお、図１を除く各図には、互いに直交する３つの軸としてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が図示されている。また、Ｘ軸に沿う方向すなわちＸ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に沿う方向すなわちＹ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に沿う方向すなわちＺ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向プラス側を「上」とも言い、Ｚ軸方向マイナス側を「下」とも言う。

図１に示すロボットシステム１は、ロボット２と、ロボット２の駆動を制御するロボットコントローラー３と、を有している。

－ロボット２－
ロボット２は、例えば、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うロボットである。ただし、ロボット２の用途としては、特に限定されない。ロボット２は、６つの回動軸を有する６軸ロボットである。ロボット２は、ベース２１と、ベース２１に回動自在に連結されたロボットアーム２２と、を有し、ロボットアーム２２の先端部にエンドエフェクター２３が装着されている。

ロボットアーム２２は、複数のアーム２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６が回動自在に連結されたロボティックアームであり、６つの関節Ｊ１～Ｊ６を備えている。このうち、関節Ｊ２、Ｊ３、Ｊ５は、曲げ関節であり、関節Ｊ１、Ｊ４、Ｊ６は、ねじり関節である。また、関節Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６には、それぞれ、モーターＭとエンコーダーＥとが設置されている。

また、アーム２２６には、エンドエフェクター２３が接続されている。エンドエフェクター２３は、アーム２２６に着脱自在であり、ロボット２に実行させる作業に適したものを選択して装着できる。

以上、ロボット２について説明したが、ロボット２の構成は、特に限定されない。例えば、ロボット２は、スカラロボット（水平多関節ロボット）、双腕ロボット等であってもよい。また、ロボット２は、床等に固定されて移動不可となっていてもよいし、無人搬送車（ＡＧＶ）等の移動装置に固定されて移動可能となっていてもよい。

－ロボットコントローラー３－
ロボットコントローラー３は、ベース２１内に収容されている。ただし、ロボットコントローラー３の配置は、特に限定されず、例えば、ロボット２に収容されていなくてもよい。

ロボットコントローラー３は、関節Ｊ１～Ｊ６が備える各モーターＭの駆動をそれぞれ独立して制御する。図２に示すように、ロボットコントローラー３は、略立方体のケース４と、ケース４内に収容されている回路基板１０、回生抵抗７および制御基板１１と、を有している。また、回路基板１０は、電源回路基板５および駆動回路基板６を有している。電源回路基板５および駆動回路基板６すなわち回路基板１０は、入力された交流電流および直流電流の一方を他方に変換する基板である。

制御基板１１は、ロボット２の動作を制御する。制御基板１１は、少なくとも、演算されたロボットアーム２２の動作位置および動作速度に基づいて、後述するように駆動回路基板６への指令を行う。制御基板１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサーや、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の素子を含む。

電源回路基板５は、図４に示すように、電源と接続する入力端子と電力線で接続されており、回生回路７および駆動回路基板６は、電源回路基板５と並列に入力端子と電力線で接続されている。また、電源回路基板５および制御基板１１は電力線で接続されており、それぞれフレームグラウンドされている。回生回路７と分岐点との間には、図示しないコンバーター回路が設けられており、このコンバーター回路は、入力端子を介して電源から入力される交流電流を直流電流に変換して、回生回路７および駆動回路基板６に供給する。

ケース４は、略立方体であり、前面４１、背面４２、上面４３、下面４４、右側面４５および左側面４６を有している。このようなケース４は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の各種金属材料で構成されている。ただし、ケース４の構成材料は、特に限定されず、例えば、各種樹脂材料であってもよい。また、前面４１には、ロボットコントローラー３を電源に接続するための電源コネクター９１、駆動回路基板６をロボット２に接続するためのロボット接続用コネクター９２等を備えるコネクター群９が配置されている。また、ケース４の内側には電源コネクター９１、ロボット接続用コネクター９２等の内側端子が配置されている。ロボットコントローラー３は、このコネクター群９に接続されるケーブルを介してロボット２と電気的に接続される。ただし、コネクター群９に含まれるコネクターの種類や数は、特に限定されず、求められるスペックに合わせて適宜設定することができる。

また、前面４１には、ケース４内に空気を送り込む吸気口８１と、吸気口８１からケース４内に送り込んだ空気を排出する排気口８２と、が配置されている。吸気口８１は、前面４１のＸ軸方向プラス側の端部に配置されており、排気口８２は、前面４１のＸ軸方向マイナス側の端部に配置されている。このように、吸気口８１および排気口８２は、離して配置することが好ましい。これにより、吸気口８１および排気口８２が隣り合うように配置される場合と比べて、排気口８２からの温まった空気を吸気口８１が吸い込み難くすることができ、冷却効率を向上できる。

また、これら吸気口８１および排気口８２の間に前述したコネクター群９が配置されている。これにより、前面４１のうち吸気口８１および排気口８２の間にある部分を有効に活用できる。このように、前面４１に吸気口８１、排気口８２およびコネクター群９を集約させることにより、ロボットコントローラー３の外に、コネクター群９への接続に要するスペースや、吸気口８１および排気口８２を塞がないように設けるスペースを前面４１に集約させ、ロボットコントローラー３の位置や配置に関する制約を減らすことができ、配設自由度が向上する。

ロボットコントローラーは、衝撃からの保護や防塵防水といった目的で、エンクロージャーまたはキャビネットと言われる、強度や気密性の高い収納容器に設置されることが多い。このような収納容器には、強度や気密性のために、例えば、図３に示すような左右両側（Ｘ軸方向両側）、上下両側（Ｚ軸方向両側）および後方（Ｙ軸方向マイナス側）が塞がれた空間Ｓが設けられる。このような空間Ｓに配置する場合であっても、ロボットコントローラー３を、コネクター群９への接続が可能でかつ吸気口８１および排気口８２が共に塞がれない姿勢で適切に配置することができる。特に、ロボット２の小型化に伴ってロボットコントローラー３の設置スペースが狭小化する中、配設自由度の向上は非常に重要である。ただし、これに限定されず、吸気口８１および排気口８２が前面４１以外の面、例えば、上面４３に配置されていてもよい。また、吸気口８１および排気口８２が前面４１以外の互いに異なる面、例えば、右側面４５および左側面４６に配置されていてもよい。

また、図５に示すように、ケース４内には、吸気口８１と排気口８２とを繋ぎ、吸気口８１から供給される気体である空気が排気口８２に向けて流れる流路４０が形成されている。流路４０は、略Ｕ字状に形成されており、一端が吸気口８１に接続され、他端が排気口８２に接続されている。例えば、流路４０は、ケース４の右側面４５、背面４２および左側面４６に沿って形成されている。そして、この流路４０内に電源回路基板５、駆動回路基板６および回生抵抗７がそれぞれ配置されており、流路４０内を流れる空気によりこれら各部の冷却が行われる。なお、吸気口８１から供給される気体は、空気に限定されない。

流路４０は、吸気口８１からＹ軸方向マイナス側へ延びる第１領域としての上流領域Ｑ１と、上流領域Ｑ１の下流側に位置し、Ｘ軸方向マイナス側へ延びる第２領域としての中流領域Ｑ２と、中流領域Ｑ２の下流側に位置し、Ｙ軸方向プラス側へ延びる第３領域としての下流領域Ｑ３と、を有している。例えば、上流領域Ｑ１は、ケース４の右側面４５に沿って形成され、中流領域Ｑ２は、ケース４の背面４２に沿って形成され、下流領域Ｑ３は、ケース４の左側面４６に沿って形成されている。そして、上流領域Ｑ１に電源回路基板５が配置され、中流領域Ｑ２に駆動回路基板６が配置され、下流領域Ｑ３に回生抵抗７が配置されている。このような配置とすることにより、電源回路基板５、駆動回路基板６および回生抵抗７をそれぞれ適切な条件で冷却することができ、ロボットコントローラー３の信頼性を高めることができる。これについては、後に詳述する。なお、コネクター群９の内部端子は、ケース４のうち流路４０の領域を除いた領域、つまり、少なくとも上流領域Ｑ１、中流領域Ｑ２および下流領域Ｑ３を除いた領域に配置されている。

また、上流領域Ｑ１と中流領域Ｑ２との間には、これらを仕切る第１仕切壁４８１が配置されており、第１仕切壁４８１には上流領域Ｑ１と中流領域Ｑ２と連通する第１連通孔４９１が形成されている。そのため、第１連通孔４９１を介して上流領域Ｑ１から中流領域Ｑ２へ空気が流れる。同様に、中流領域Ｑ２と下流領域Ｑ３との間には、これらを仕切る第２仕切壁４８２が配置されており、第２仕切壁４８２には中流領域Ｑ２と下流領域Ｑ３と連通する第２連通孔４９２が形成されている。そのため、第２連通孔４９２を介して中流領域Ｑ２から下流領域Ｑ３へ空気が流れる。なお、第１、第２連通孔４９１、４９２は、それぞれ、規則的に配列している複数の細孔で構成されている。ただし、第１、第２連通孔４９１、４９２の構成は、それぞれ、特に限定されない。

また、吸気口８１にはフィルター８１０が配置されている。これにより、吸気口８１から流路４０内への異物の侵入を抑制することができる。一方、排気口８２には流路４０を細かく蛇行させるラビリンス８２０が配置されている。これにより、流路４０内への異物の侵入を抑制することができる。また、ラビリンス８２０を配置することにより、排気口８２から侵入した指が下流領域Ｑ３内の回生抵抗７に接触するのを効果的に抑制することができる。つまり、ラビリンス８２０は、指と回生抵抗７との接触を防止するガードとしても機能する。さらに、排気口８２は、指の侵入を防ぐために幅が１２ｍｍ未満のスリット状に形成されている。また、回生抵抗７は、排気口８２から１０ｍｍ以上離して配置されている。これにより、ＩＰ保護等級ＩＰ２ｘを取得することができる。そのため、ロボットコントローラー３の信頼性および安全性が向上する。ただし、これに限定されず、例えば、ラビリンス８２０を省略してもよい。

また、第１連通孔４９１にはファンＦが設けられている。このファンＦを駆動することにより、強制的に流路４０内に気流を発生させることができ、電源回路基板５、駆動回路基板６および回生抵抗７の冷却効率が向上する。特に、流路４０の途中にファンＦを設けることにより、流路４０の端部（吸気口８１または排気口８２）に設ける場合と比べ、ファンＦの出力を落としたり、ファンＦの設置数を減らしたりすることが可能となる。したがって、省電力駆動および小型化を図ることができる。また、第１連通孔４９１にファンＦを配置することにより、空気が漏れなくファンＦを通過するため気流の速度を高めることができる。ただし、ファンＦの配置や数は、特に限定されず、吸気口８１に配置してもよいし、排気口８２に配置してもよい。また、吸気口８１と排気口８２の両方に配置してもよい。また、駆動回路基板６と回生抵抗７との間に配置してもよい。

このようなケース４は、ケース本体４Ａと、ケース本体４Ａに着脱自在に装着されている２つのカバー部材４Ｂ、４Ｃと、を有している。そして、ケース本体４Ａがコネクター群９および中流領域Ｑ２を備え、カバー部材４Ｂが排気口８２および下流領域Ｑ３を備え、カバー部材４Ｃが吸気口８１および上流領域Ｑ１を備えている。

カバー部材４Ｂは、ケース本体４ＡのＸ軸方向マイナス側に位置し、ケース本体４Ａの左側面に装着されている。また、カバー部材４Ｂは、Ｘ軸方向プラス側が開いた箱状である。そのため、図６に示すように、カバー部材４Ｂをケース本体４Ａから取り外すと、カバー部材４Ｂの開口から下流領域Ｑ３内の回生抵抗７が露出する。このような構成とすることにより、カバー部材４Ｂごと回生抵抗７を取り外せるため、直接、回生抵抗７に触れることなく回生抵抗７を交換することができる。そのため、火傷、感電等のリスクが低減され、ロボットコントローラー３の安全性が向上する。また、カバー部材４Ｂに排気口８２が配置されているため、排気口８２のメンテナンスも容易となる。

カバー部材４Ｃは、上側が開いた箱状であり、引き出しのように前面４１からケース本体４Ａに出し入れすることができる。図６に示すように、カバー部材４Ｃをケース本体４Ａから取り外すと、カバー部材４Ｃの開口から上流領域Ｑ１内の電源回路基板５、ファンＦおよびフィルター８１０が露出する。このような構成とすることにより、電源回路基板５、ファンＦおよびフィルター８１０のメンテナンスや交換が容易となる。

ただし、ケース４の構成は、特に限定されず、例えば、図７に示すように、カバー部材４Ｂ、４Ｃを省略してもよい。また、カバー部材４Ｂ、４Ｃのいずれか一方を省略してもよい。

次に、流路４０内に配置されている電源回路基板５、駆動回路基板６および回生抵抗７について説明する。

図５に示すように、上流領域Ｑ１には電源回路基板５が配置されている。電源回路基板５は、入力された交流電流を直流電流に変換して、制御基板１１に電源を供給する。電源回路基板５は、例えば、スイッチング方式の電源回路基板であり、電源から入力された交流電圧を整流する整流ブリッジ、整流された電圧を平滑化する一次側の電解コンデンサ、平滑化された電圧を高周波の交流とするスイッチング素子、高周波トランス、高周波トランスを介して伝達される電圧を整流する二次側のダイオード、整流された電圧を平滑化する二次側の電解コンデンサ、スイッチング素子の駆動を制御して出力電圧を一定に保つ制御回路等を実装した基板である。整流ブリッジ、電解コンデンサ、スイッチング素子、高周波トランス、二次側のダイオード、二次側の電解コンデンサ、制御回路等では、変換する際に損失が発生して熱を生じてしまう。電源回路基板５で生成された直流電圧（ＤＣ）は、制御基板１１に電源電圧として供給される。ただし、電源回路基板５の構成は、特に限定されない。

また、電源回路基板５は、例えば、カバー部材４Ｃの右側面にネジ止めされている。このように、電源回路基板５をカバー部材４Ｃの右側面に配置することにより、第１連通孔４９１の近傍に電源回路基板５が位置し難くなり、上流領域Ｑ１から中流領域Ｑ２へスムーズに空気を流すことができる。ただし、電源回路基板５の配置は、特に限定されない。

図５に示すように、中流領域Ｑ２には駆動回路基板６が配置されている。駆動回路基板６は、入力された直流電流を交流電流に変換して、各モーターＭに電力を供給し、各モーターＭの駆動を制御する。駆動回路基板６は、ロボットアーム２２に含まれる６つのモーターＭに対応して６つの駆動回路６１を実装した基板である。駆動回路６１は、図４に示すように、インバーター回路であり、信号線により制御基板１１と接続され、６つのスイッチング素子が設けられている。モーターＭは３相交流で駆動されるモーターであり、１つの駆動回路６１は、３本の電力線でモーターＭと接続されている。３本の電力線を、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相とすると、駆動回路６１は、Ｕ相に２つのスイッチング素子、Ｖ相に別の２つのスイッチング素子、そしてＷ相に残りの２つのスイッチング素子を有している。各相の２つのスイッチング素子は直列に接続されており、その２つのスイッチング素子の間に、モーターＭの各相の電力線が接続されている。モーターＭを制御するための電流指令値が制御基板１１から駆動回路６１に出力されると、駆動回路６１は、この電流指令値の入力を受けて、６つのスイッチング素子のオン、オフの組合せや、オンとオフの比率を変えるようにスイッチング素子を作動させる。このスイッチング素子の作動により直流電流から三相交流電流が生成される。駆動回路６１は、この三相交流電流をモーターＭに電力として供給する。なお、スイッチング素子では、変換する際に損失が発生して熱を生じてしまう。

図示の構成では、基板の裏面に６つの駆動回路６１が一列に並んで配置され、基板の表面には放熱部材としてヒートシンク６２が配置されている。ヒートシンク６２は、全ての駆動回路６１と重なるように配置されている。これにより、冷却効率が向上する。また、駆動回路６１としては、例えば、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）を用いることができる。ただし、駆動回路基板６の構成は、特に限定されない。例えば、ヒートシンク６２は、駆動回路６１毎に分割して配置されていてもよい。

また、駆動回路基板６は、例えば、背面４２にネジ止めされている。また、Ｘ軸方向から見て、ヒートシンク６２がファンＦと重なるように配置されている。これにより、ファンＦで生じる乱流をヒートシンク６２に効率的にぶつけることができるため、駆動回路基板６をより効率的に冷却することができる。ただし、駆動回路基板６の配置は、特に限定されない。

図５に示すように、下流領域Ｑ３には回生抵抗７が配置されている。回生抵抗７は、各モーターＭから発生する逆起電力を熱に変換して消費する抵抗である。これにより、過電圧による制御異常を抑制することができる。本実施形態の回生抵抗７は、セメント抵抗であり、逆起電力を熱に変換して消費する。なお、図４に示すように、回生抵抗７と電力線との間はスイッチを介して接続されており、例えば、制御基板１１によりスイッチのオン、オフが制御される。

また、回生抵抗７は、例えば、左側面４６にネジ止めされている。このように、回生抵抗７を左側面４６に配置することにより、第２連通孔４９２の近傍に回生抵抗７が位置し難くなり、中流領域Ｑ２から下流領域Ｑ３へスムーズに空気を流すことができる。また、回生抵抗７は、スペーサーＳＳを介して左側面４６に配置され、回生抵抗７と左側面４６との間に空隙Ｇが形成されている。これにより、回生抵抗７の気流との接触面積を大きくすることができ、回生抵抗７の冷却効率が向上する。また、回生抵抗７の熱がケース４に伝わり難くなり、火傷等のリスクを低減することができる。この点からすると、スペーサーＳＳは、樹脂材料等の熱伝導率の低い材料で構成されていることが好ましい。ただし、回生抵抗７の配置は、特に限定されない。

また、回生抵抗７は、セメント抵抗を収容するケースを有しており、このケースがケース４と同電位となっている。これにより、感電等のリスクを低減することができる。

以上、電源回路基板５、駆動回路基板６および回生抵抗７について説明した。電源回路基板５および駆動回路基板６では、入力された交流電流および直流電流の一方を他方に変換する際に損失が発生して熱を生じてしまう。このうち、電源回路基板５の発熱量は、それほど多くはない。しかしながら、電源回路基板５に搭載されている電界コンデンサは、周囲温度が高いと寿命が短くなり易い性質を有している。一般的には周囲温度が１０℃上がると寿命が半分程度まで低下すると言われている。そのため、電源回路基板５をより強力に冷却することが好ましい。そこで、前述したように、本実施形態では、電源回路基板５を上流領域Ｑ１に配置し、吸気口８１から導入されたフレッシュな空気を用いて冷却している。これにより、電源回路基板５を優れた効率で冷却することができ、電源回路基板５の特性劣化を抑制することができる。特に、ファンＦの駆動により上流領域Ｑ１が負圧となり、上流領域Ｑ１内の気流の速度が高まるため、気流がより勢いよく電源回路基板５に衝突する。そのため、電源回路基板５をより効果的に冷却することができ、上述の効果がより顕著となる。

また、駆動回路基板６は、駆動回路６１が熱源となるため、電源回路基板５よりも発熱量が多い。一方、周囲温度が寿命に与える影響は、電源回路基板５よりも少ない。つまり、駆動回路基板６は、電源回路基板５よりも耐熱性に優れ、その冷却優先度は、電源回路基板５よりも低い。そこで、前述したように、本実施形態では、駆動回路基板６を中流領域Ｑ２に配置し、電源回路基板５の冷却に用いられ、若干温まった空気を用いて冷却している。これによっても、十分な条件で駆動回路基板６を冷却することができ、駆動回路基板６の特性劣化を抑制することができる。特に、第１連通孔４９１にファンＦが設けられているため、ファンＦで発生した乱流が駆動回路基板６に衝突する。そのため、駆動回路基板６をより効果的に冷却することができ、上述の効果がより顕著となる。

また、回生抵抗７の発熱量は、電源回路基板５よりも多く、駆動回路基板６よりも少ない。また、周囲温度が寿命に与える影響は、ほとんどない。つまり、回生抵抗７は、駆動回路基板６よりも耐熱性に優れ、その冷却優先度は、駆動回路基板６よりも低い。そこで、前述したように、本実施形態では、回生抵抗７を下流領域Ｑ３に配置し、駆動回路基板６の冷却に用いられ、さらに温まった空気を用いて冷却している。これによっても、十分な条件で回生抵抗７を冷却することができ、回生抵抗７の特性劣化を抑制することができる。特に、本実施形態では、第２連通孔４９２の開口面積が、吸気口８１および第１連通孔４９１の開口面積よりも小さい。そのため、第２連通孔４９２を通過する際に気流の速度が高まり、気流がより勢いよく回生抵抗７に衝突する。そのため、回生抵抗７をより効果的に冷却することができ、上述の効果がより顕著となる。

以上、本実施形態のロボットシステム１について説明した。このようなロボットシステム１が備えるロボットコントローラー３は、前述したように、吸気口８１と、吸気口８１と繋がり吸気口８１から供給される気体としての空気が流れる流路４０と、を有しているケース４と、ロボット２の動作を制御する制御基板１１と、流路４０内に配置され、ロボット２が備えるモーターＭの駆動を制御する駆動回路基板６と、流路４０内であって駆動回路基板６の上流側に配置され、制御基板１１に電力を供給する電源回路基板５と、流路４０内であって駆動回路基板６と電源回路基板５との間に配置されているファンＦと、を有している。電源回路基板５の方が駆動回路基板６よりも熱の影響を受け易いため、電源回路基板５を駆動回路基板６の上流側に配置して優先的に冷却することにより、電源回路基板５と駆動回路基板６とをそれぞれ適した条件で冷却することができる。特に、流路４０内にファンＦを配置しているため、流路４０内の気流の速度を高めることができ、電源回路基板５と駆動回路基板６とを効率的に冷却することができる。さらには、ファンＦを電源回路基板５と駆動回路基板６との間に配置することにより、負圧により形成される気流によって電源回路基板５を冷却でき、ファンＦによって形成された乱流によって駆動回路基板６を冷却することができる。その結果、信頼性の高いロボットコントローラー３が得られる。

また、前述したように、ロボットコントローラー３は、流路４０内の空気をケース４外へ排気する排気口８２を有し、吸気口８１および排気口８２は、前面４１すなわち同じ面に配置されている。これにより、ロボットコントローラー３の配設自由度が向上する。

また、前述したように、ロボットコントローラー３は、前面４１に配置され、ロボット２に接続されるコネクターとしてのロボット接続用コネクター９２を有している。これにより、ロボットコントローラー３の配設自由度が向上する。

また、前述したように、流路４０は、電源回路基板５が配置されている第１領域としての上流領域Ｑ１と、上流領域Ｑ１よりも下流側に位置し駆動回路基板６が配置されている第２領域としての中流領域Ｑ２と、上流領域Ｑ１と中流領域Ｑ２とを仕切る第１仕切壁４８１と、第１仕切壁４８１に形成され上流領域Ｑ１および中流領域Ｑ２を連通する第１連通孔４９１と、を有し、第１連通孔４９１にファンＦが配置されている。これにより、空気が漏れなくファンＦを通過するため、気流の速度を高めることができる。

また、前述したように、ケース４は、ケース本体４Ａと、ケース本体４Ａに着脱自在に装着されているカバー部材４Ｃと、を有し、カバー部材４Ｃに電源回路基板５が配置されている。これにより、電源回路基板５のメンテナンスが容易となる。

また、前述したように、ケース４は、ケース本体４Ａと、ケース本体４Ａに着脱自在に装着されているカバー部材４Ｃと、を有し、カバー部材４ＣにファンＦが配置されている。これにより、ファンＦのメンテナンスが容易となる。

また、前述したように、ケース４は、ケース本体４Ａと、ケース本体４Ａに着脱自在に装着されているカバー部材４Ｃと、を有し、カバー部材４Ｃに吸気口８１が配置されている。これにより、吸気口８１のメンテナンスが容易となる。

また、前述したように、ロボットコントローラー３は、吸気口８１に配置されているフィルター８１０を有している。これにより、吸気口８１から流路４０内への異物の侵入を抑制することができる。

また、前述したように、ロボットコントローラー３は、流路４０内であって駆動回路基板６の下流側に配置され、モーターＭから発生する逆起電力を消費する回生抵抗７を有している。駆動回路基板６の方が回生抵抗７よりも熱の影響を受け易いため、駆動回路基板６を回生抵抗７の上流側に配置して優先的に冷却することにより、駆動回路基板６と回生抵抗７とをそれぞれ適した条件で冷却することができる。

また、前述したように、流路４０は、回生抵抗７が配置されている第３領域としての下流領域Ｑ３と、中流領域Ｑ２と下流領域Ｑ３とを仕切る第２仕切壁４８２と、第２仕切壁４８２に形成され中流領域Ｑ２および下流領域Ｑ３を連通する第２連通孔４９２と、を有し、第２連通孔４９２の開口面積は、吸気口８１の開口面積よりも小さい。そのため、第２連通孔４９２を通過する際に気流の速度が高まり、回生抵抗７をより効果的に冷却することができる。

また、前述したように、ロボットシステム１は、モーターＭを備えるロボット２と、ロボット２に接続され、モーターＭの駆動を制御するロボットコントローラー３と、を有している。そして、ロボットコントローラー３は、吸気口８１と、吸気口８１と繋がり吸気口８１から供給される気体としての空気が流れる流路４０と、を有しているケース４と、ロボット２の動作を制御する制御基板１１と、流路４０内に配置され、ロボット２が備えるモーターＭの駆動を制御する駆動回路基板６と、流路４０内であって駆動回路基板６の上流側に配置され、制御基板１１に電力を供給する電源回路基板５と、流路４０内であって駆動回路基板６と電源回路基板５との間に配置されているファンＦと、を有している。電源回路基板５の方が駆動回路基板６よりも熱の影響を受け易いため、電源回路基板５を駆動回路基板６の上流側に配置して優先的に冷却することにより、電源回路基板５と駆動回路基板６とをそれぞれ適した条件で冷却することができる。特に、流路４０内にファンＦを配置しているため、流路４０内の気流の速度を高めることができ、電源回路基板５と駆動回路基板６とを効率的に冷却することができる。さらには、ファンＦを電源回路基板５と駆動回路基板６との間に配置することにより、負圧により形成される気流によって電源回路基板５を冷却でき、ファンＦによって形成された乱流によって駆動回路基板６を冷却することができる。その結果、信頼性の高いロボットシステム１が得られる。

＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態に係るロボットコントローラーの内部を示す断面図である。図９は、ケース本体からカバー部材を取り外した状態を示す断面図である。

本実施形態のロボットコントローラー３は、電源回路基板５の配置が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットコントローラー３と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態における各図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図８および図９に示すように、本実施形態のロボットコントローラー３では、電源回路基板５がケース本体４Ａの右側面４５にネジ止めされており、カバー部材４ＣにはファンＦとフィルター８１０が配置されている。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図１０は、第３実施形態に係るロボットコントローラーの内部を示す断面図である。

本実施形態のロボットコントローラー３は、風洞６０を有すること以外は、前述した第１実施形態のロボットコントローラー３と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態における各図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１０に示すように、本実施形態のロボットコントローラー３は、駆動回路基板６のヒートシンク６２に気流を導くための風洞６０を有している。これにより、気流が効率的にヒートシンク６２に導かれ、駆動回路基板６の冷却効率が向上する。

このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明のロボットコントローラーおよびロボットシステム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、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

１…ロボットシステム、１０…回路基板、１１…制御基板、２…ロボット、２１…ベース、２２…ロボットアーム、２２１…アーム、２２２…アーム、２２３…アーム、２２４…アーム、２２５…アーム、２２６…アーム、２３…エンドエフェクター、３…ロボットコントローラー、４…ケース、４Ａ…ケース本体、４Ｂ…カバー部材、４Ｃ…カバー部材、４０…流路、４１…前面、４２…背面、４３…上面、４４…下面、４５…右側面、４６…左側面、４８１…第１仕切壁、４８２…第２仕切壁、４９１…第１連通孔、４９２…第２連通孔、５…電源回路基板、６…駆動回路基板、６０…風洞、６１…駆動回路、６２…ヒートシンク、７…回生抵抗、８１…吸気口、８１０…フィルター、８２…排気口、８２０…ラビリンス、９…コネクター群、９１…電源コネクター、９２…ロボット接続用コネクター、Ｅ…エンコーダー、Ｆ…ファン、Ｇ…空隙、Ｊ１…関節、Ｊ２…関節、Ｊ３…関節、Ｊ４…関節、Ｊ５…関節、Ｊ６…関節、Ｍ…モーター、Ｑ１…上流領域、Ｑ２…中流領域、Ｑ３…下流領域、Ｓ…空間、ＳＳ…スペーサー

Claims (11)

1. 吸気口と、前記吸気口と繋がり前記吸気口から供給される気体が流れる流路と、を有しているケースと、
   ロボットの動作を制御する制御基板と、
   前記流路内に配置され、前記ロボットが備えるモーターの駆動を制御する駆動回路基板と、
   前記流路内であって前記駆動回路基板の上流側に配置され、前記制御基板に電力を供給する電源回路基板と、
   前記流路内であって前記駆動回路基板と前記電源回路基板との間に配置されているファンと、を有していることを特徴とするロボットコントローラー。
2. 前記流路内の気体を前記ケース外へ排気する排気口を有し、
   前記吸気口および排気口は、同じ面に配置されている請求項１に記載のロボットコントローラー。
3. 前記同じ面に配置され、前記ロボットに接続されるコネクターを有している請求項２に記載のロボットコントローラー。
4. 前記流路は、前記電源回路基板が配置されている第１領域と、前記第１領域よりも下流側に位置し前記駆動回路基板が配置されている第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とを仕切る第１仕切壁と、前記第１仕切壁に形成され前記第１領域および前記第２領域を連通する第１連通孔と、を有し、
   前記第１連通孔に前記ファンが配置されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボットコントローラー。
5. 前記ケースは、ケース本体と、前記ケース本体に着脱自在に装着されているカバー部材と、を有し、
   前記カバー部材に前記電源回路基板が配置されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボットコントローラー。
6. 前記ケースは、ケース本体と、前記ケース本体に着脱自在に装着されているカバー部材と、を有し、
   前記カバー部材に前記ファンが配置されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のロボットコントローラー。
7. 前記ケースは、ケース本体と、前記ケース本体に着脱自在に装着されているカバー部材と、を有し、
   前記カバー部材に前記吸気口が配置されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載のロボットコントローラー。
8. 前記吸気口に配置されているフィルターを有している請求項１ないし７のいずれか１項に記載のロボットコントローラー。
9. 前記流路内であって前記駆動回路基板の下流側に配置され、前記モーターから発生する逆起電力を消費する回生抵抗を有している請求項１ないし８のいずれか１項に記載のロボットコントローラー。
10. 前記流路は、前記回生抵抗が配置されている第３領域と、前記第２領域と前記第３領域とを仕切る第２仕切壁と、前記第２仕切壁に形成され前記第２領域および前記第３領域を連通する第２連通孔と、を有し、
    前記第２連通孔の開口面積は、前記吸気口の開口面積よりも小さい請求項９に記載のロボットコントローラー。
11. モーターを備えるロボットと、
    前記ロボットに接続され、前記モーターの駆動を制御するロボットコントローラーと、を有し、
    前記ロボットコントローラーは、吸気口と、前記吸気口と繋がり前記吸気口から供給される気体が流れる流路と、を有しているケースと、
    前記ロボットの動作を制御する制御基板と、
    前記流路内に配置され、前記モーターの駆動を制御する駆動回路基板と、
    前記流路内であって前記駆動回路基板の上流側に配置され、前記制御基板に電力を供給する電源回路基板と、
    前記流路内であって前記駆動回路基板と前記電源回路基板との間に配置されているファンと、を有していることを特徴とするロボットシステム。

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