JP2823674B2 - 産業用ロボット - Google Patents

産業用ロボット

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、産業用ロボットのモータ駆動用回路の構
成、その配線及び配置方法を改善した産業用ロボットに
関するものである。
(従来の技術) 産業用ロボットは、制御装置、ロボット本体及び制御
装置とロボット本体をつなぐケーブルより構成されてい
る。
従来、第6図に示すように、制御装置にはロボット本
体15を動作させるためのモータ11の駆動回路であるサー
ボアンプ部18とサーボ電源部13、サーボアンプに動作指
令を与えるCPU3、メモリ4及びI/05から成る制御ユニッ
ト部、シーケンス部とが含まれる。
かかる構成によれば、制御装置よりロボット本体への
ケーブルは1軸当たりモータ動力ケーブルが3本と位置
検出器用ケーブル8本その他アースケーブル、ブレーキ
ケーブル等が必要であり、軸数の多いロボットではロボ
ット本体へのケーブルは太くなるという問題点があっ
た。また、制御装置からロボット本体まで高電流の流れ
る動力を供給するため、制御装置とロボット本体との距
離が離れると電圧損失が発生し、結果としてモータの高
速回転域での動作が不安定となるという問題点があっ
た。さらに、サーボアンプ部は大きな電力を制御するた
め発熱量が多く、放熱のために専用の放熱器が必要とな
るので、制御装置の小型化に限界があった。
かかる問題点を解決するものとして、特開平1−3211
90号では、サーボアンプユニットから発生する熱によっ
てロボットコントローラに誤動作が生じることを防止
し、ケーブルが外乱ノイズや誘導ノイズを受けずに各種
指令信号をロボット本体に伝送できるようにすることを
目的、効果として、ロボットコントローラ1とサーボア
ンプユニット7を分離し、サーボアンプユニット7をロ
ボット本体に配置するようにしている。
(発明が解決しようとする課題) しかし、サーボアンプユニットには制御装置から伝送
された位置指令等より電流指令を算出するためのサーボ
CPUが設けられており、このサーボCPUは電子回路により
構成されているので熱に弱いという特性を有している。
一方で、サーボアンプユニットにはサーボCPUにより算
出された電流指令からモータの駆動電流を生成するため
のパワー素子が設けられている。このパワー素子がサー
ボアンプユニットにおける最大の放熱源となっているわ
けであるが、サーボCPUにより算出された電流指令がノ
イズを受けずにパワー素子に伝送されるようにするため
に、サーボCPUとパワー素子とは同じサーボアンプユニ
ット内に近接して設けなければならないという制約があ
る。すなわち、サーボCPUとパワー素子とを同じサーボ
アンプユニット内に配置しつつも、パワー素子より発生
された熱の影響をサーボCPUが受けないような対策を講
じる必要がある。従来から実施されていたサーボアンプ
ユニットが制御装置内に配置された構成においては、制
御装置内に放熱ファン等の固有の冷却装置を設けること
により対処できたが、本発明が対象としているサーボア
ンプユニットをロボット本体に配置するような構成で
は、サーボアンプユニット個々に固有の冷却装置を設け
ていてはサーボアンプユニットが大型化してしまうとい
う新たな問題点が発生する。
本発明はかかる従来技術の課題を解決するためのもの
であり、サーボCPUとパワー素子とを同じサーボアンプ
ユニット内に配置した状況下において、サーボアンプユ
ニットに固有の冷却装置を設けることなく、パワー素子
が発生した熱の影響をサーボCPUが受けないような産業
用ロボットを提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために、本発明では、ロボット
の動作指令を与える制御ユニットとの通信用のコネク
タ、サーボ電源供給用のコネクタ、及びモータ接続用の
コネクタを持つサーボアンプユニットをロボット本体に
配置するようにした産業用ロボットにおいて、サーボア
ンプユニットを格納するケースの材質をアルミとし、こ
のサーボアンプユニットケースのロボット本体との取付
面とこの取付面の外側に当接するロボット本体の取付面
とを互いに平滑な面とし、サーボアンプユニットケース
の取付面の内側にサーボアンプユニットが具備するパワ
ー素子を密着して取り付け、これによりパワー素子が発
生した熱をアルミ材質のサーボアンプユニットケースの
取付面を介してロボット本体に伝導させるようにしたこ
とを特徴とする産業用ロボットを提供した。
上記の構成としたことにより、サーボアンプユニット
内のパワー素子により発生された熱は、このパワー素子
が取り付けられているサーボアンプユニットケースの取
付面に伝導され、さらにこの取付面を介してロボット本
体に伝導されることになるが、パワー素子はサーボアン
プユニットケースの取付面の内側に対して密着して取り
付けられており、さらに、サーボアンプユニットケース
の取付面とこの取付面の外側に当接するロボット本体の
取付面とを互いに平滑な面とし、さらにまた、サーボア
ンプユニットを格納するケースの材質を熱伝導性が良好
なアルミとしているので、結果として、サーボアンプユ
ニット内のパワー素子により発生された熱は効率よくロ
ボット本体に伝導され放熱されることになる、これによ
り、パワー素子と同一のケース内に配置されているサー
ボCPUはパワー素子より発生された熱の影響をほとんど
受けることがなくなるので、電子回路により構成されて
いるサーボCPUが高温により誤動作するような事態は発
生しなくなる。なお、パワー素子をサーボアンプユニッ
トケースの取付面の内側に対して密着して取り付けると
した点については、これはパワー素子より発生された熱
を効率よくサーボアンプユニットケースに伝導させると
いう目的を達成させるための構成であるが、この目的を
効果的に達成させるためには、第4図に示すように、パ
ワー素子20を構成する直方体形状筐体の各面のうち表面
積の大きい面を取付面の内側に対して密着して取り付け
ることが好ましいといえる。
(実施例) 第1図は本発明の実施例の産業用ロボットの構成を示
すブロック図である。制御装置(1)は、ロボットの動
作指令を与える制御ユニット(2)より成り、制御ユニ
ットはCPU(3)、メモリー(4)、I/O(5)及びサー
ボアンプインターフェース(6)より構成される。サー
ボアンプインターフェースはサーボアンプ部への動作指
令とサーボアンプよりの位置データ等の情報の伝達手段
であり双方向のシリアル通信インターフェースである。
制御装置とロボット本体との接続ケーブル(9)はロ
ボット本体の各軸に対応するシリアル通信ケーブルとサ
ーボ電源ON/OFFのI/Oケーブルより成る。
ロボット本体(15)は、アーム(28)、モータ(11)
位置検出器(12)、サーボアンプユニット(10)、サー
ボアンプユニットに電力を供給するサーボ電源ユニット
(13)、モータとサーボアンプユニットの接続ケーブル
(39)、位置検出器とサーボアンプユニットの接続ケー
ブル(40)及び、サーボアンプユニットとサーボ電源ユ
ニットの接続ケーブル(41)から成っている。サーボ電
源ユニットヘの電力の供給は制御装置とは別に工場電源
から直接に供給される(14)。
第2図は第1図に示すサーボアンプユニット(10)の
ブロック図である。制御装置とのインターフェース部
(16)、位置検出器インターフェース部(17)、サーボ
CPU部(18)、サーボCPUよりのモータ駆動信号であるPW
M信号をパワー素子を駆動できるようにアイソレーショ
ン及び増幅するサーボドライバー部(19)、パワー素子
(20)、電流検出器(21)、電流検出器のアナログ信号
をCPUで処理する為にデジタル信号に変換するためのA/D
コンバーター部(23)及びブレーキ回路(22)よりなっ
ている。サーボCPUは、制御装置よりの位置指令と位置
検出器のデータより速度指令を生成し位置検出器よりの
パルス列より生成された速度信号との演算処理により電
流指令を生成する。さらにデジタル化された電流信号と
の演算によりPWM信号を生成するフルデジタルサーボ処
理を行っている。
第3図は第2図のサーボアンプユニットが産業用ロボ
ットのアームに取り付けられている外観を示す斜視図で
ある。第4図は第2図のサーボアンプユニットの内部部
品配置を示す斜視図である。制御装置インターフェース
部(16)、サーボCPU部(18)、サーボドライバー部(1
9)は1枚のサーボアンプ基板(29)に集約され、また
パワー素子はモジュール化された素子をアーム取付面
(30)の内側に取付面との熱抵抗が最小となるように密
着して取り付けられる。サーボアンプユニットのケース
は熱抵抗の小さいアルミを使用し放熱が効果的に行える
様にしている。
第5図は第1図のサーボ電源ユニットのブロック図で
ある。工場電源より供給される3相交流電圧はサイリス
タモジュール(34)により整流されDC270Vの電圧に大容
量の電圧平滑用コンデンサを合む電圧平滑化回路(35)
により変換されて、サーボアンプユニットに供給され
る。モータの制動時に発生する回生電流はサイリスタコ
ントロール基板(32)が出力電圧を監視することにより
工場電源に戻すように、コントロールする。
(発明の効果) 本発明によれば、サーボアンプユニットをロボット本
体に配置するようにした産業用ロボットにおいて、サー
ボアンプユニットを格納するケースの材質をアルミと
し、このサーボアンプユニットケースのロボット本体と
の取付面とこの取付面の外側に当接するロボット本体の
取付面とを互いに平滑な面とし、サーボアンプユニット
ケースの取付面の内側にサーボアンプユニットが具備す
るパワー素子を密着して取り付けるようにしたので、サ
ーボアンプユニット内のパワー素子により発生された熱
は取付面を介して効率よくロボット本体に伝導され放熱
されるものとなった。これにより、電子回路により構成
されているサーボCPUと熱源となるパワー素子とを同じ
サーボアンプユニット内に配置しつつも、サーボアンプ
ユニットを大型化することなく、さらには冷却ファン等
の固有な冷却装置を設けることなく、パワー素子より発
生された熱の影響をサーボCPUが受けることのないよう
な産業用ロボットを提供できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例である産業用ロボットの構成を
示すブロック図,第2図は第1図に示すサーボアンプユ
ニットのブロック図,第3図は第2図のサーボアンプユ
ニットを産業用ロボットのアームに取り付けた外観を示
す斜視図,第4図は第3図のサーボアンプユニットの内
部部品配置を示す一部切り欠き斜視図,第5図は第一図
に示すサーボ電源ユニットのブロック図,第6図は、従
来の産業用ロボットの構成を示すブロック図である。 10:サーボアンプユニット 13:サーボ電源、15:ロボット本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B25J 19/00,13/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロボットの動作指令を与える制御ユニット
    との通信用のコネクタ、サーボ電源供給用のコネクタ、
    及びモータ接続用のコネクタを持つサーボアンプユニッ
    トをロボット本体に配置するようにした産業用ロボット
    において、 前記サーボアンプユニットを格納するケースの材質をア
    ルミとし、 該サーボアンプユニットケースのロボット本体との取付
    面とこの取付面の外側に当接するロボット本体の取付面
    とを互いに平滑な面とし、 前記サーボアンプユニットケースの取付面の内側にサー
    ボアンプユニットが具備するパワー素子を密着して取り
    付け、 これにより前記パワー素子が発生した熱をアルミ材質の
    サーボアンプユニットケースの取付面を介してロボット
    本体に伝導させるようにしたことを特徴とする産業用ロ
    ボット。
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