JP6472322B2

JP6472322B2 - 制御装置及び制御方法

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Publication number: JP6472322B2
Application number: JP2015101168A
Authority: JP
Inventors: 匡宏西; 高宏増田
Original assignee: IAI Corp
Current assignee: IAI Corp
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2019-02-20
Anticipated expiration: 2035-05-18
Also published as: JP2016218625A

Description

本発明は、制御装置及び制御方法に関する。

ロボットの制御においては、当該ロボットに搭載されたモータに対する電流供給を制御することが行われている。例えば、複数のモータに対して同時に電流が供給される（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−１５２６１１号公報

しかしながら、上述した従来の電流供給の制御の手法では、電流供給の開始時に内部のコンデンサを充電すること等の理由により、突入電流が大きくなり、電圧降下を生じさせる場合がある。

本発明は、問題点に鑑みてなされたものであり、電流供給開始時の電圧降下を抑制することを目的とする。

目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る制御装置は、
モータを制御する複数の制御回路と、
前記複数の制御回路を接続し、前記複数の制御回路の動作のタイミングを調整する調整回路と、
前記複数の制御回路毎に設けられ、対応する前記制御回路と電源とを接続する複数の電源ラインと、
前記複数の制御回路毎に設けられ、対応する前記制御回路が接続される前記電源ラインに接続される複数のコンデンサと、
を備え、
前記調整回路は、前記複数の電源ラインを所定の時間差で導通し、導通した前記電源ラインに接続される前記コンデンサに前記電源からの電流を供給するとともに、導通した前記電源ラインに接続される前記制御回路に対して前記電源からの電流を供給可能とする制御を行う電流制御手段を備えることを特徴とする。

前記複数の電源ライン毎に、対応する前記電源ラインの電圧を監視する監視手段を備え、
前記電流制御手段は、一の電源ラインの電圧が所定値以上になったタイミングで他の電源ラインを導通するようにしてもよい。

前記複数の電源ラインを導通する時間差を示す導通タイミングの情報を取得する取得手段を備え、
前記電流制御手段は、前記取得手段により取得された前記導通タイミングの情報に基づいて、前記複数の電源ラインを所定の時間差で導通するようにしてもよい。

前記導通タイミングの情報は、任意に設定可能であるようにしてもよい。

前記複数の電源ライン毎に当該電源ラインの導通及び遮断を行うスイッチ手段を備え、
前記電流制御手段は、前記スイッチ手段を制御するようにしてもよい。

目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る制御方法は、
モータを制御する複数の制御回路を接続し、前記複数の制御回路の動作のタイミングを調整する調整回路において電流を制御する制御方法であって、
前記複数の制御回路毎に設けられ、対応する前記制御回路と電源とを接続する複数の電源ラインを所定の時間差で導通し、導通した前記電源ラインに接続されるコンデンサに前記電源からの電流を供給するとともに、導通した前記電源ラインに接続される前記制御回路に対して前記電源からの電流を供給可能とする制御を行う電流制御ステップを含むことを特徴とする。

本発明によれば、電流供給開始時の電圧降下を抑制することができる。

第１実施形態に係るロボット制御ユニットの概略構成を示す図である。第１実施形態に係るロボット制御ユニットの詳細構成を示す図である。第１実施形態に係る電流制限回路の詳細構成を示す図である。従来の電流及び電圧の時間経過を示す図である。第１実施形態及び第２実施形態における電流及び電圧の時間経過を示す図である。第２実施形態に係るロボット制御ユニットの概略構成を示す図である。第２実施形態に係るロボット制御ユニットの詳細構成を示す図である。電流制限回路の他の詳細構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るロボット制御ユニットの概略構成を示す図である。図１に示す制御装置としてのロボット制御ユニット１００は、アクチュエータ等に搭載されるモータ３００ａ１、３００ａ２、３００ｂ１、３００ｂ２、３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｄ１、３００ｄ２を制御するものである。ロボット制御ユニット１００は、基板であるベースボード１０２、電源ボード１０４、ドライバボード１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、及び、ゲートウェイボード１２２を含んで構成される。

ベースボード１０２には、電源ボード１０４、ドライバボード１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、及び、ゲートウェイボード１２２が取り付けられる。ドライバボード１１０ａは、モータ３００ａ１、３００ａ２を接続し、当該モータ３００ａ１、３００ａ２の制御を行う。同様にドライバボード１１０ｂは、モータ３００ｂ１、３００ｂ２を接続し、当該モータ３００ｂ１、３００ｂ２の制御を行い、ドライバボード１１０ｃは、モータ３００ｃ１、３００ｃ２を接続し、当該モータ３００ｃ１、３００ｃ２の制御を行い、ドライバボード１１０ｄは、モータ３００ｄ１、３００ｄ２を接続し、当該モータ３００ｄ１、３００ｄ２の制御を行う。

図２は、第１実施形態に係るロボット制御ユニットの詳細構成を示す図である。図２に示すロボット制御ユニット１００において、電源ボード１０４は、ドライバボード１１０ａに接続される電流制限回路１５１ａ及び電解コンデンサ１５２ａと、ドライバボード１１０ｂに接続される電流制限回路１５１ｂ及び電解コンデンサ１５２ｂと、ドライバボード１１０ｃに接続される電流制限回路１５１ｃ及び電解コンデンサ１５２ｃと、ドライバボード１１０ｄに接続される電流制限回路１５１ｄ及び電解コンデンサ１５２ｄとを含んで構成される。

電流制限回路１５１ａは、入力電源に接続され、当該入力電源からの電流を、ドライバボード１１０ａを介して当該ドライバボード１１０ａに接続されるモータへ供給する制御を行う。電流制限回路１５１ｂは、入力電源に接続され、当該入力電源からの電流を、ドライバボード１１０ｂを介して当該ドライバボード１１０ｂに接続されるモータへ供給する制御を行う。電流制限回路１５１ｃは、入力電源に接続され、当該入力電源からの電流を、ドライバボード１１０ｃを介して当該ドライバボード１１０ｃに接続されるモータへ供給する制御を行う。電流制限回路１５１ｄは、入力電源に接続され、当該入力電源からの電流を、ドライバボード１１０ｄを介して当該ドライバボード１１０ｄに接続されるモータへ供給する制御を行う。

また、電流制限回路１５１ａは、入力電源からの電流を、電解コンデンサ１５２ａに供給し、充電させる制御を行う。電流制限回路１５１ｂは、入力電源からの電流を、電解コンデンサ１５２ｂに供給し、充電させる制御を行う。電流制限回路１５１ｃは、入力電源からの電流を、電解コンデンサ１５２ｃに供給し、充電させる制御を行う。電流制限回路１５１ｄは、入力電源からの電流を、電解コンデンサ１５２ｄに供給し、充電させる制御を行う。

図３は、第１実施形態に係る電流制限回路の詳細構成を示す図である。図３に示す電流制限回路１５１ａは、電流制御ＩＣ（Integrated Circuit）１７２、電流検出抵抗１７４及び半導体スイッチ１７６を含んで構成される。なお、電流制限回路１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄも同様の構成である。

電流検出抵抗１７４は、電源ライン１６０上に設けられ、一端が入力電源に接続され、他端が半導体スイッチ１７６に接続される。半導体スイッチ１７６は、電源ライン１６０上に設けられ、一端が電流検出抵抗１７４の他端に接続され、他端が電解コンデンサ１５２ａの＋端子とドライバボード１１０ａとに接続される。半導体スイッチ１７６は、電源ライン１６０の導通と遮断を制御するものであり、オン状態では、電源ライン１６０が導通して電解コンデンサ１５２ａに電流が供給されるとともに、ドライバボード１１０ａを介してモータ３００ａ１、３００ａ２に電流が供給可能となり、オフ状態では電源ライン１６０が遮断されて電解コンデンサ１５２ａやモータ３００ａ１、３００ａ２に電流が供給されない。

再び、図２に戻って説明する。ドライバボード１１０ａは、当該ドライバボード１１０ａに接続されるモータに対する電流供給を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１６２ａと、電圧監視回路１６４ａとを含んで構成される。ドライバボード１１０ｂは、当該ドライバボード１１０ｂに接続されるモータに対する電流供給を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１６２ｂと、電圧監視回路１６４ｂとを含んで構成される。ドライバボード１１０ｃは、当該ドライバボード１１０ｃに接続されるモータに対する電流供給を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１６２ｃと、電圧監視回路１６４ｃとを含んで構成される。ドライバボード１１０ｄは、当該ドライバボード１１０ｄに接続されるモータに対する電流供給を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１６２ｄと、電圧監視回路１６４ｄとを含んで構成される。

ゲートウェイボード１２２は、ロボット制御ユニット１００の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１６８を含んで構成される。

ドライバボード１１０ａ内のＣＰＵ１６２ａは、２つの入力端が電圧監視回路１６４ａの出力端と、ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８の出力端とに接続されるとともに、２つの出力端がゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８の入力端と、電源ボード１０４内の電流制限回路１５１ａの入力端とに接続される。電圧監視回路１６４ａは、入力端が電源ボード１０４内の電解コンデンサ１５２ａに接続され、出力端がＣＰＵ１６２ａに接続される。

ドライバボード１１０ｂ内のＣＰＵ１６２ｂは、２つの入力端が電圧監視回路１６４ｂの出力端と、ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８の出力端とに接続されるとともに、２つの出力端がゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８の入力端と、電源ボード１０４内の電流制限回路１５１ｂの入力端とに接続される。電圧監視回路１６４ｂは、入力端が電源ボード１０４内の電解コンデンサ１５２ｂに接続され、出力端がＣＰＵ１６２ｂに接続される。

ドライバボード１１０ｃ内のＣＰＵ１６２ｃは、２つの入力端が電圧監視回路１６４ｃの出力端と、ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８の出力端とに接続されるとともに、２つの出力端がゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８の入力端と、電源ボード１０４内の電流制限回路１５１ｃの入力端とに接続される。電圧監視回路１６４ｃは、入力端が電源ボード１０４内の電解コンデンサ１５２ｃに接続され、出力端がＣＰＵ１６２ｃに接続される。

ドライバボード１１０ｄ内のＣＰＵ１６２ｄは、２つの入力端が電圧監視回路１６４ｄの出力端と、ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８の出力端とに接続されるとともに、２つの出力端がゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８の入力端と、電源ボード１０４内の電流制限回路１５１ｄの入力端とに接続される。電圧監視回路１６４ｄは、入力端が電源ボード１０４内の電解コンデンサ１５２ｄに接続され、出力端がＣＰＵ１６２ｄに接続される。

ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８は、４つの入力端がドライバボード１１０ａ内のＣＰＵ１６２ａの出力端、ドライバボード１１０ｂ内のＣＰＵ１６２ｂの出力端、ドライバボード１１０ｃ内のＣＰＵ１６２ｃの出力端、及び、ドライバボード１１０ｄ内のＣＰＵ１６２ｄの出力端に接続され、４つの出力端がドライバボード１１０ａ内のＣＰＵ１６２ａの入力端、ドライバボード１１０ｂ内のＣＰＵ１６２ｂの入力端、ドライバボード１１０ｃ内のＣＰＵ１６２ｃの入力端、及び、ドライバボード１１０ｄ内のＣＰＵ１６２ｄの入力端に接続される。

次に、図２及び図３を参照しつつ、ロボット制御ユニット１００によるモータに対する電流供給の制御について説明する。

初期状態においては、電源ボード１０４の電流制限回路１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ内の半導体スイッチ１７６は、オフになっており、入力電源からの電流は電解コンデンサ１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄやモータ３００ａ１、３００ａ２、３００ｂ１、３００ｂ２、３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｄ１、３００ｄ２には供給されていない。この初期状態において、ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８は、ドライバボード１１０ａ内のＣＰＵ１６２ａに対して、電流制限回路１５１ａ内の半導体スイッチ１７６をオンにすることを指示する信号（オン信号）を出力する。ドライバボード１１０ａ内のＣＰＵ１６２ａは、入力されたオン信号を、電源ボード１０４内の電流制限回路１５１ａに対して出力する。

電流制限回路１５１ａ内の電流制御ＩＣ１７２は、オン信号が入力されると、当該オン信号に従って半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ１５２ａが充電されるとともに、電流制限回路１５１ａに接続されているドライバボード１１０ａへ電流が供給される。

ドライバボード１１０ａ内の電圧監視回路１６４ａは、電解コンデンサ１５２ａの電圧を監視しており、その電圧値をＣＰＵ１６２ａへ出力する。ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８は、ドライバボード１１０ａ内のＣＰＵ１６２ａへ電圧値が所定値以上になったか否かを所定の周期で問い合わせる。ＣＰＵ１６２ａは、電圧値が所定値以上になった場合、その旨の信号（電圧通知信号）をゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８へ出力する。

ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８は、電圧通知信号が入力されると、ドライバボード１１０ｂ内のＣＰＵ１６２ｂに対して、電流制限回路１５１ｂ内の半導体スイッチ１７６をオンにすることを指示する信号（オン信号）を出力する。ドライバボード１１０ｂ内のＣＰＵ１６２ｂは、入力されたオン信号を、電源ボード１０４内の電流制限回路１５１ｂに対して出力する。

電流制限回路１５１ｂ内の電流制御ＩＣ１７２は、オン信号が入力されると、当該オン信号に従って半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ１５２ｂが充電されるとともに、電流制限回路１５１ｂに接続されているドライバボード１１０ｂへ電流が供給される。

ドライバボード１１０ｂ内の電圧監視回路１６４ｂは、電解コンデンサ１５２ｂの電圧を監視しており、その電圧値をＣＰＵ１６２ｂへ出力する。ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８は、ドライバボード１１０ｂ内のＣＰＵ１６２ｂへ電圧値が所定値以上になったか否かを所定の周期で問い合わせる。ＣＰＵ１６２ｂは、電圧値が所定値以上になった場合、その旨の信号（電圧通知信号）をゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８へ出力する。

ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８は、電圧通知信号が入力されると、ドライバボード１１０ｃ内のＣＰＵ１６２ｃに対して、電流制限回路１５１ｃ内の半導体スイッチ１７６をオンにすることを指示する信号（オン信号）を出力する。ドライバボード１１０ｃ内のＣＰＵ１６２ｃは、入力されたオン信号を、電源ボード１０４内の電流制限回路１５１ｃに対して出力する。

電流制限回路１５１ｃ内の電流制御ＩＣ１７２は、オン信号が入力されると、当該オン信号に従って半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ１５２ｃが充電されるとともに、電流制限回路１５１ｃに接続されているドライバボード１１０ｃへ電流が供給される。

ドライバボード１１０ｃ内の電圧監視回路１６４ｃは、電解コンデンサ１５２ｃの電圧を監視しており、その電圧値をＣＰＵ１６２ｃへ出力する。ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８は、ドライバボード１１０ｃ内のＣＰＵ１６２ｃへ電圧値が所定値以上になったか否かを所定の周期で問い合わせる。ＣＰＵ１６２ｃは、電圧値が所定値以上になった場合、その旨の信号（電圧通知信号）をゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８へ出力する。

ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８は、電圧通知信号が入力されると、ドライバボード１１０ｄ内のＣＰＵ１６２ｄに対して、電流制限回路１５１ｄ内の半導体スイッチ１７６をオンにすることを指示する信号（オン信号）を出力する。ドライバボード１１０ｄ内のＣＰＵ１６２ｄは、入力されたオン信号を、電源ボード１０４内の電流制限回路１５１ｄに対して出力する。

電流制限回路１５１ｄ内の電流制御ＩＣ１７２は、オン信号が入力されると、当該オン信号に従って半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ１５２ｄが充電されるとともに、電流制限回路１５１ｄに接続されているドライバボード１１０ｄへ電流が供給される。

ドライバボード１１０ｄ内の電圧監視回路１６４ｄは、電解コンデンサ１５２ｄの電圧を監視しており、その電圧値をＣＰＵ１６２ｄへ出力する。ＣＰＵ１６２ｄは、電圧値が所定値以上になった場合、その旨の信号（電圧通知信号）をゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８へ出力する。

上述した第１実施形態における電流供給制御が行われることによって、ロボット制御ユニット１００を流れる突入電流を減少させ、更には、電圧降下を抑制することができる。具体的には、従来の電流供給制御では、同時に電解コンデンサ１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄに対して電流が供給されることにより、図４（Ａ）に示すように、電源ボード１０４に大きな突入電流（例えば約４０（Ａ））が流れて、その結果、図４（Ｂ）に示すように電圧降下（例えば約２（Ｖ））が生じる。

これに対し、上述した第１実施形態における電流供給制御が行われることによって、所定の時間差（例えば１０（ｍｓ））で、順次、電解コンデンサ１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄに対して電流が供給されることになる。このため、図５（Ａ）に示すように、電源ボード１０４に流れる突入電流は小さくなり（例えば従来の１／４の約１０（Ａ））、その結果、図５（Ｂ）に示すように電圧降下を抑制することができる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係るロボット制御ユニットの概略構成を示す図である。図６に示す制御装置としてのロボット制御ユニット２００は、アクチュエータ等に搭載されるモータ３００ａ１、３００ｂ１、３００ｃ１、３００ｄ１を制御するものである。ロボット制御ユニット２００は、入力電源に接続される４つの単軸コントローラ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄを含んで構成される。単軸コントローラ２１０ａは、モータ３００ａ１を接続し、当該モータ３００ａ１の制御を行う。同様に単軸コントローラ２１０ｂは、モータ３００ｂ１を接続し、当該モータ３００ｂ１の制御を行い、単軸コントローラ２１０ｃは、モータ３００ｃ１を接続し、当該モータ３００ｃ１の制御を行い、単軸コントローラ２１０ｄは、モータ３００ｄ１を接続し、当該モータ３００ｄ１の制御を行う。

図７は、第２実施形態に係るロボット制御ユニットの詳細構成を示す図である。図７に示すロボット制御ユニット２００において、単軸コントローラ２１０ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２５１ａ、電流制限回路２５２ａ、電解コンデンサ２５３ａ、前段電圧監視回路２５４ａ及び後段電圧監視回路２５８ａを含み、単軸コントローラ２１０ｂは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２５１ｂ、電流制限回路２５２ｂ、電解コンデンサ２５３ｂ、前段電圧監視回路２５４ｂ及び後段電圧監視回路２５８ｂを含み、単軸コントローラ２１０ｃは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２５１ｃ、電流制限回路２５２ｃ、電解コンデンサ２５３ｃ、前段電圧監視回路２５４ｃ及び後段電圧監視回路２５８ｃを含み、単軸コントローラ２１０ｄは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２５１ｄ、電流制限回路２５２ｄ、電解コンデンサ２５３ｄ、前段電圧監視回路２５４ｄ及び後段電圧監視回路２５８ｄを含んで構成される。なお、第２実施形態において、後段電圧監視回路２５８ａ、２５８ｂ、２５８ｃ、２５８ｄは含まれていなくてもよい。

ＣＰＵ２５１ａ及び電流制限回路２５２ａは、入力電源からの電流を、電解コンデンサ２５３ａと、単軸コントローラ２１０ａに接続されるモータ３００ａ１とへ供給する制御を行う。ＣＰＵ２５１ｂ及び電流制限回路２５２ｂは、入力電源からの電流を、単軸コントローラ２１０ｂに接続されるモータ３００ｂ１へ供給する制御を行う。ＣＰＵ２５１ｃ及び電流制限回路２５２ｃは、入力電源からの電流を、単軸コントローラ２１０ｃに接続されるモータ３００ｃ１へ供給する制御を行う。ＣＰＵ２５１ｄ及び電流制限回路２５２ｄは、入力電源からの電流を、単軸コントローラ２１０ｄに接続されるモータ３００ｄ１へ供給する制御を行う。

また、ＣＰＵ２５１ａ及び電流制限回路２５２ａは、入力電源からの電流を、電解コンデンサ２５３ａに供給し、充電させる制御を行う。ＣＰＵ２５１ｂ及び電流制限回路２５２ｂは、入力電源からの電流を、電解コンデンサ２５３ｂに供給し、充電させる制御を行う。ＣＰＵ２５１ｃ及び電流制限回路２５２ｃは、入力電源からの電流を、電解コンデンサ２５３ｃに供給し、充電させる制御を行う。ＣＰＵ２５１ｄ及び電流制限回路２５２ｄは、入力電源からの電流を、電解コンデンサ２５３ｄに供給し、充電させる制御を行う。

単軸コントローラ２１０ａ内のＣＰＵ２５１ａは、入力端が前段電圧監視回路２５４ａの出力端、及び、後段電圧監視回路２５８ａの出力端に接続され、出力端が電流制限回路２５２ａの入力端に接続されている。電流制限回路２５２ａは、入力端が入力電源及びＣＰＵ２５１ａの出力端に接続されている。前段電圧監視回路２５４ａは、入力電源に接続され、出力端がＣＰＵ２５１ａの入力端に接続されている。後段電圧監視回路２５８ａは、電解コンデンサ２５３ａに接続され、出力端がＣＰＵ２５１ａの入力端に接続される。

単軸コントローラ２１０ｂ内のＣＰＵ２５１ｂは、入力端が前段電圧監視回路２５４ｂの出力端、及び、後段電圧監視回路２５８ｂの出力端に接続され、出力端が電流制限回路２５２ｂの入力端に接続されている。電流制限回路２５２ｂは、入力端が入力電源及びＣＰＵ２５１ｂの出力端に接続されている。前段電圧監視回路２５４ｂは、入力電源に接続され、出力端がＣＰＵ２５１ｂの入力端に接続されている。後段電圧監視回路２５８ｂは、電解コンデンサ２５３ｂに接続され、出力端がＣＰＵ２５１ｂの入力端に接続される。

単軸コントローラ２１０ｃ内のＣＰＵ２５１ｃは、入力端が前段電圧監視回路２５４ｃの出力端、及び、後段電圧監視回路２５８ｃの出力端に接続され、出力端が電流制限回路２５２ｃの入力端に接続されている。電流制限回路２５２ｃは、入力端が入力電源及びＣＰＵ２５１ｃの出力端に接続されている。前段電圧監視回路２５４ｃは、入力電源に接続され、出力端がＣＰＵ２５１ｃの入力端に接続されている。後段電圧監視回路２５８ｃは、電解コンデンサ２５３ｃに接続され、出力端がＣＰＵ２５１ｃの入力端に接続される。

単軸コントローラ２１０ｄ内のＣＰＵ２５１ｄは、入力端が前段電圧監視回路２５４ｄの出力端、及び、後段電圧監視回路２５８ｄの出力端に接続され、出力端が電流制限回路２５２ｄの入力端に接続されている。電流制限回路２５２ｄは、入力端が入力電源及びＣＰＵ２５１ｄの出力端に接続されている。前段電圧監視回路２５４ｄは、入力電源に接続され、出力端がＣＰＵ２５１ｄの入力端に接続されている。後段電圧監視回路２５８ｄは、電解コンデンサ２５３ｄに接続され、出力端がＣＰＵ２５１ｄの入力端に接続される。

電流制御回路２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄの詳細な構成は、図３と同様に、それぞれ電流制御ＩＣ１７２と、電源ライン１６０上に設けられた電流検出抵抗１７４ａ及び半導体スイッチ１７６が含まれる。但し、図３と異なり、半導体スイッチ１７６の他端はドライバボードには接続されず、モータ３００ａ１等に対する電流供給を制御する回路等に接続される。

単軸コントローラ２１０ａ内のＣＰＵ２５１ａはレジスタ２６０ａを内蔵し、単軸コントローラ２１０ｂ内のＣＰＵ２５１ｂはレジスタ２６０ｂを内蔵し、単軸コントローラ２１０ｃ内のＣＰＵ２５１ｃはレジスタ２６０ｃを内蔵し、単軸コントローラ２１０ｄ内のＣＰＵ２５１ｄはレジスタ２６０ｄを内蔵する。レジスタ２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ、２６０ｃは、入力電源による電流供給が開始されて対応する前段電圧監視回路２５４ａ等の電圧が所定値以上になったタイミングを基準として、電源ライン１６０を導通させて電解コンデンサ１５２ａが充電させるタイミングである突入許可時間の情報が記憶されている。レジスタ２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ、２６０ｄが記憶する突入許可時間はそれぞれ異なっており、例えば、レジスタ２６０ａには０（ｍｓ）、レジスタ２６０ｂには１０（ｍｓ）、レジスタ２６０ｃには２０（ｍｓ）、レジスタ２６０ｄには３０（ｍｓ）が記憶されており、１０（ｍｓ）の時間差が設けられている。なお、突入許可時間の情報は、作業者が任意に設定可能であり、作業者の操作等に応じて生成された突入許可時間の情報がレジスタ２６０ａ等に記憶される。

次に、図７を参照しつつ、ロボット制御ユニット２００によるモータに対する電流供給の制御について説明する。

初期状態においては、単軸コントローラ２１０ａの電流制限回路２５２ａ内、単軸コントローラ２１０ｂの電流制限回路２５２ｂ内、単軸コントローラ２１０ｃの電流制限回路２５２ｃ内、単軸コントローラ２１０ｄの電流制限回路２５２ｄ内のそれぞれに設けられている半導体スイッチ１７６は、オフになっている。

単軸コントローラ２１０ａ内の前段電圧監視回路２５４ａは、電源ライン１６０における半導体スイッチ１７６よりも入力電源側の電圧を監視しており、その電圧値を、ＣＰＵ２５１ａへ出力する。初期状態において入力電源からの電流の供給が開始されると、前段電圧監視回路２５４ａが監視する電圧値は上昇する。ＣＰＵ２５１ａは、電圧値が所定値以上になったタイミングから、レジスタ２６０ａに記憶された突入許可時間が経過したタイミング（例えば０（ｍｓ）であり、即時）で、電流制限回路２５２ａに対して、半導体スイッチ１７６をオンにすることを指示する信号（オン信号）を出力する。電流制限回路２５２ａ内の電流制御ＩＣ１７２は、オン信号が入力されると、当該オン信号に従って半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ２５３ａが充電されるとともに、単軸コントローラ２１０ａに接続されているモータ３００ａ１への電流供給が可能となる。

単軸コントローラ２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄにおいても同様の制御が行われる。すなわち、単軸コントローラ２１０ｂ内の前段電圧監視回路２５４ｂは、電源ライン１６０における半導体スイッチ１７６よりも入力電源側の電圧を監視しており、その電圧値を、ＣＰＵ２５１ｂへ出力する。初期状態において入力電源からの電流の供給が開始されると、前段電圧監視回路２５４ｂが監視する電圧値は上昇する。ＣＰＵ２５１ｂは、電圧値が所定値以上になったタイミングから、レジスタ２６０ｂに記憶された突入許可時間が経過したタイミング（例えば１０（ｍｓ）経過後のタイミング）で、電流制限回路２５２ｂに対して、半導体スイッチ１７６をオンにすることを指示する信号（オン信号）を出力する。電流制限回路２５２ｂ内の電流制御ＩＣ１７２は、オン信号が入力されると、当該オン信号に従って半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ２５３ｂが充電されるとともに、単軸コントローラ２１０ｂに接続されているモータ３００ｂ１への電流供給が可能となる。

単軸コントローラ２１０ｃ内の前段電圧監視回路２５４ｃは、電源ライン１６０における半導体スイッチ１７６よりも入力電源側の電圧を監視しており、その電圧値を、ＣＰＵ２５１ｃへ出力する。初期状態において入力電源からの電流の供給が開始されると、前段電圧監視回路２５４ｃが監視する電圧値は上昇する。ＣＰＵ２５１ｃは、電圧値が所定値以上になったタイミングから、レジスタ２６０ｃに記憶された突入許可時間が経過したタイミング（例えば２０（ｍｓ）経過後のタイミング）で、電流制限回路２５２ｃに対して、半導体スイッチ１７６をオンにすることを指示する信号（オン信号）を出力する。電流制限回路２５２ｃ内の電流制御ＩＣ１７２は、オン信号が入力されると、当該オン信号に従って半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ２５３ｃが充電されるとともに、単軸コントローラ２１０ｃに接続されているモータ３００ｃ１への電流供給が可能となる。

単軸コントローラ２１０ｄ内の前段電圧監視回路２５４ｄは、電源ライン１６０における半導体スイッチ１７６よりも入力電源側の電圧を監視しており、その電圧値を、ＣＰＵ２５１ｄへ出力する。初期状態において入力電源からの電流の供給が開始されると、前段電圧監視回路２５４ｄが監視する電圧値は上昇する。ＣＰＵ２５１ｄは、電圧値が所定値以上になったタイミングから、レジスタ２６０ｄに記憶された突入許可時間が経過したタイミング（例えば３０（ｍｓ）経過後のタイミング）で、電流制限回路２５２ｄに対して、半導体スイッチ１７６をオンにすることを指示する信号（オン信号）を出力する。電流制限回路２５２ｄ内の電流制御ＩＣ１７２は、オン信号が入力されると、当該オン信号に従って半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ２５３ｄが充電されるとともに、単軸コントローラ２１０ｄに接続されているモータ３００ｄ１への電流供給が可能となる。

上述した第２実施形態における電流供給制御が行われることによって、ロボット制御ユニット２００を流れる突入電流を減少させ、更には、電圧降下を抑制することができる。具体的には、第１実施形態と同様の作用効果が生じる。すなわち、従来の電流供給制御では、同時に電解コンデンサ２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄに対して電流が供給されることにより、図４（Ａ）に示すように、ロボット制御ユニット２００に大きな突入電流（例えば約４０（Ａ））が流れて、その結果、図４（Ｂ）に示すように電圧降下（例えば約２（Ｖ））が生じる。

これに対し、上述した第２実施形態における電流供給制御が行われることによって、所定の時間差（例えば１０（ｍｓ））で、順次、電解コンデンサ２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄに対して電流が供給されることになる。このため、図５（Ａ）に示すように、ロボット制御ユニット２００に流れる突入電流は小さくなり（例えば従来の１／４の約１０（Ａ））、その結果、図５（Ｂ）に示すように電圧降下を抑制することができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

上述した実施形態では、電流制限回路１５１ａ等の構成を図３に示すものとしたが、他の構成であってもよい。例えば、図８に示す汎用的な構成の電流制限回路５５１ａでもよい。図８に示す電流制限回路５５１ａは、モータ電源遮断リレー５７６、トランジスタ５７７を含んで構成される。

モータ電源遮断リレー５７６は、電源ライン５６０上に設けられ、一端が入力電源に接続され、他端が電解コンデンサ１５２ａの＋端子とドライバボード１１０ａとに接続される。トランジスタ５７７は、ＮＰＮ形であり、コレクタがモータ電源遮断リレー５７６に接続され、エミッタが接地されている。モータ電源遮断リレー５７６は、電源ライン５６０の導通と遮断を制御するものである。

第１実施形態の電流制限回路に電流制限回路５５１ａが用いられる場合には、ゲートウェイボード１２２内のＣＰＵ１６８が、モータ電源遮断リレー５７６をオンにすることを指示する信号（オン信号）を出力し、ドライバボード１１０ａ内のＣＰＵ１６２ａ等が、入力されたオン信号をトランジスタ５７７のベースに出力すると、モータ電源遮断リレー５７６は、オン状態となり、電源ライン１６０が導通して電解コンデンサ１５２ａ等に電流が供給されるとともに、ドライバボード１１０ａ等を介してモータ３００ａ１、３００ａ２等に電流が供給可能となる。一方、トランジスタ５７７のベースに電源ライン５６０を導通させるためのオン信号が入力されていないときには、モータ電源遮断リレー５７６は、オフ状態となり、電源ライン５６０が遮断されて電解コンデンサ１５２ａ等やモータ３００ａ１、３００ａ２等に電流が供給されない。なお、ＣＰＵ１６８がモータ電源遮断リレー５７６をオンにする際に、ドライバボード１１０ａ内のＣＰＵ１６２ａ等を経由せずに、電源ボード１０４内の電流制限回路５５１ａへ直接にオン信号を出力してもよい。

また、第２実施形態の電流制限回路に電流制限回路５５１ａが用いられる場合には、ＣＰＵ２５１ａ等がモータ電源遮断リレー５７６をオンにすることを指示する信号（オン信号）を出力すると、モータ電源遮断リレー５７６は、オン状態となり、電源ライン１６０が導通して電解コンデンサ２５３ａ等に電流が供給されるとともに、モータ３００ａ１等に電流が供給可能となる。一方、トランジスタ５７７のベースに電源ライン５６０を導通させるためのオン信号が入力されていないときには、モータ電源遮断リレー５７６は、オフ状態となり、電源ライン５６０が遮断されて電解コンデンサ２５３ａ等やモータ３００ａ１等に電流が供給されない。

上述した実施形態では、電流制御回路１５１ａ等の構成を図３、図８に示すものとしたがこれに限定されず、電源ライン１６０、５６０を導通及び遮断することが可能な構成であればよい。

上述した第１実施形態では、ドライバボード１１０ａ等には、それぞれ２つのモータ３００ａ１、３００ａ２等が接続されていたが、モータの数はこれに限定されず、１つあるいは３つ以上のモータが接続された構成であってもよい。

上述した実施形態では、レジスタ２６０ａ等には、入力電源による電流供給が開始されて対応する前段電圧監視回路２５４ａ等の電圧が所定値以上になったタイミングを基準として、電源ライン１６０を導通させて電解コンデンサ１５２ａが充電させるタイミングである突入許可時間の情報が記憶されているようにしたが、突入許可時間と１対１に対応するパラメータを記憶しておき、ＣＰＵ２５１ａ等は、レジスタ２６０ａ等に記憶されたパラメータに基づいて、突入許可時間を一意に特定するようにしてもよい。なお、パラメータは、作業者が任意に設定可能であり、作業者の操作等に応じて生成されたパラメータがレジスタ２６０ａ等に記憶される。

また、第１実施形態において、各ドライバボード１１０ａ等のＣＰＵ１６２ａ等にレジスタを設けて、突入許可時間の情報や突入許可時間と１対１に対応するパラメータを記憶しておくようにしてもよい。これにより、第１実施形態の構成においても、ドライバボード１１０ａ〜１１０ｄが独立して制御を行うことが可能となる。

この場合、電流制限回路１５１ａ内の電流検出抵抗１７４は、電源ライン１６０の電流を検出する。初期状態において入力電源からの電流の供給が開始されると、電流検出抵抗１７４が検出する電流値は上昇する。ドライバボード１１０ａ内の電圧監視回路１６４ａは、電解コンデンサ１５２ａの電圧を監視しており、その電圧値をＣＰＵ１６２ａへ出力する。ＣＰＵ１６２ａは、電圧値が所定値以上になったタイミングから、レジスタに記憶された突入許可時間が経過したタイミングで、電流制限回路１５１ａに対して、半導体スイッチ１７６をオンにすることを指示する信号（オン信号）を出力する。電流制限回路１５１ａ内の電流制御ＩＣ１７２は、オン信号が入力されると、当該オン信号に従って半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ１５２ａが充電されるとともに、ドライバボード１１０ａに接続されているモータ３００ａ１、３００ａ２への電流供給が可能となる。他のドライバボード１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄにおいても同様の制御が行われる。

また、第２実施形態において、単軸コントローラ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄが相互に接続された構成でもよい。この場合には、以下のような制御が行われる。

初期状態においては、単軸コントローラ２１０ａの電流制限回路２５２ａ内、単軸コントローラ２１０ｂの電流制限回路２５２ｂ内、単軸コントローラ２１０ｃの電流制限回路２５２ｃ内、単軸コントローラ２１０ｄの電流制限回路２５２ｄ内のそれぞれに設けられている半導体スイッチ１７６は、オフになっている。初期状態において入力電源からの電流の供給が開始されると、単軸コントローラ２１０ａ内のＣＰＵ２５１ａは、半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ２５３ａが充電されるとともに、単軸コントローラ２１０ａに接続されているモータへの電流供給が可能となる。

単軸コントローラ２１０ａ内の後段電圧監視回路２５８ａは、電解コンデンサ２５３ａの電圧を監視しており、その電圧値をＣＰＵ２５１ａへ出力する。ＣＰＵ２５１ａは、電圧値が所定値以上になった場合、その旨の信号（電圧通知信号）を単軸コントローラ２１０ｂ内のＣＰＵ２５１ｂへ出力する。

単軸コントローラ２１０ｂ内のＣＰＵ２５１ｂは、電圧通知信号が入力されると、当該入力から所定時間経過後（例えば１０（ｍｓ）経過後）に、半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ２５３ｂが充電されるとともに、単軸コントローラ２１０ｂに接続されているモータへの電流供給が可能となる。

単軸コントローラ２１０ｂ内の後段電圧監視回路２５８ｂは、電解コンデンサ２５３ｂの電圧を監視しており、その電圧値をＣＰＵ２５１ｂへ出力する。ＣＰＵ２５１ｂは、電圧値が所定値以上になった場合、その旨の信号（電圧通知信号）を単軸コントローラ２１０ｃ内のＣＰＵ２５１ｃへ出力する。

単軸コントローラ２１０ｃ内のＣＰＵ２５１ｃは、電圧通知信号が入力されると、当該入力から所定時間経過後（例えば１０（ｍｓ）経過後）に、半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ２５３ｃが充電されるとともに、単軸コントローラ２１０ｃに接続されているモータへの電流供給が可能となる。

単軸コントローラ２１０ｃ内の後段電圧監視回路２５８ｃは、電解コンデンサ２５３ｃの電圧を監視しており、その電圧値をＣＰＵ２５１ｃへ出力する。ＣＰＵ２５１ｃは、電圧値が所定値以上になった場合、その旨の信号（電圧通知信号）を単軸コントローラ２１０ｄ内のＣＰＵ２５１ｄへ出力する。

単軸コントローラ２１０ｄ内のＣＰＵ２５１ｄは、電圧通知信号が入力されると、当該入力から所定時間経過後（例えば１０（ｍｓ）経過後）に、半導体スイッチ１７６をオンにする。これにより、電源ライン１６０が導通し、電解コンデンサ２５３ｄが充電されるとともに、単軸コントローラ２１０ｄに接続されているモータへの電流供給が可能となる。

上述した単軸コントローラ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄが相互に接続された構成においても、電解コンデンサ２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄに対して、所定の時間差で順次電流が供給されるため、ロボット制御ユニット２００に流れる突入電流を減少させて、電圧降下を抑制することができる。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

１００ロボット制御ユニット
１０２ベースボード
１０４電源ボード
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄドライバボード
１２２ゲートウェイボード
１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ、２５２ｄ、５５１ａ電流制限回路
１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ、２５３ａ、２５３ｂ、２５３ｃ、２５３ｄ電解コンデンサ
１６０、５６０電源ライン
１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６８、２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃ、２５１ｄＣＰＵ
１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃ、１６４ｄ電圧監視回路
１７２電流制御ＩＣ
１７４電流検出抵抗
１７６半導体スイッチ
２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ単軸コントローラ
２５４ａ、２５４ｂ、２５４ｃ、２５４ｄ前段電圧監視回路
２５８ａ、２５８ｂ、２５８ｃ、２５８ｄ後段電圧監視回路
２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ、２６０ｄレジスタ
３００ａ１、３００ａ２、３００ｂ１、３００ｂ２、３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｄ１、３００ｄ２モータ
５７６モータ電源遮断リレー
５７７トランジスタ

Claims

モータを制御する複数の制御回路と、
前記複数の制御回路を接続し、前記複数の制御回路の動作のタイミングを調整する調整回路と、
前記複数の制御回路毎に設けられ、対応する前記制御回路と電源とを接続する複数の電源ラインと、
前記複数の制御回路毎に設けられ、対応する前記制御回路が接続される前記電源ラインに接続される複数のコンデンサと、
を備え、
前記調整回路は、前記複数の電源ラインを所定の時間差で導通し、導通した前記電源ラインに接続される前記コンデンサに前記電源からの電流を供給するとともに、導通した前記電源ラインに接続される前記制御回路に対して前記電源からの電流を供給可能とする制御を行う電流制御手段を備えることを特徴とする制御装置。
前記複数の電源ライン毎に、対応する前記電源ラインの電圧を監視する監視手段を備え、
前記電流制御手段は、一の電源ラインの電圧が所定値以上になったタイミングで他の電源ラインを導通することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記複数の電源ラインを導通する時間差を示す導通タイミングの情報を取得する取得手段を備え、
前記電流制御手段は、前記取得手段により取得された前記導通タイミングの情報に基づいて、前記複数の電源ラインを所定の時間差で導通することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記導通タイミングの情報は、任意に設定可能であることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
前記複数の電源ライン毎に当該電源ラインの導通及び遮断を行うスイッチ手段を備え、
前記電流制御手段は、前記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の制御装置。
モータを制御する複数の制御回路を接続し、前記複数の制御回路の動作のタイミングを調整する調整回路において電流を制御する制御方法であって、
前記複数の制御回路毎に設けられ、対応する前記制御回路と電源とを接続する複数の電源ラインを所定の時間差で導通し、導通した前記電源ラインに接続されるコンデンサに前記電源からの電流を供給するとともに、導通した前記電源ラインに接続される前記制御回路に対して前記電源からの電流を供給可能とする制御を行う電流制御ステップを含むことを特徴とする制御方法。